Отрасль автомобилестроения стремительно развивается. Но не все нововведения воспринимаются на ура. Так массовое производство автомобилей с несущим кузовом вместо стандартного рамного у многих вызывает негативные возражения. Уместны ли они? Разберемся в характеристиках, структурных особенностях, плюсах и минусах и сможем сделать объективный вывод.
Несущий кузов – что это? Принципиальные отличия
Традиционной считается рамная конструкция кузова. Но постепенно ей на смену пришла инновационная разработка – несущий кузов. В нём объединены в одно целое рама и сам кузов. Несущий поскольку несет в себе всю тяжесть «начинки».
В местах, наиболее уязвимых установлены усиления, как и в нижней части (там, где в традиционной версии находится рама) стоят поперечные и продольные силовые элементы. Единый кузов «собран» из спрессованных листов разной формы, соединенных методом «контактная сварка». Такую конструкцию годами использовали в авиастроении.
Несущий кузов легче и прочнее. Нагрузка распределена по всей конструкции (а не только на нижнюю часть, как в рамной конструкции).
С появлением новой технологии создания кузова автомобиля, появилось и больше возможностей для дизайнеров, для создания уникальных экстерьеров.
Однако традиционная форма не «канула в лету»: грузовики, тяжелые внедорожники и некоторые легковые автомобили до сих пор производят на раме.
История: из авиации в автомобилестроение
Первым, кто запатентовал, удачный прототип несущего кузова, оказался инженер Джозеф Ледвинка. И в этом ему помогла производственная мощь компании Budd (снабдила прессом для листовой стали).
Первый автомобиль с несущим кузовом выпустил холдинг Citroen. Все современные автомобили (с такой же конструкцией) похожи на него. Автомобиль Traction Avant 1934 года выпуска имел все необходимые силовые элементы, был сварен методом «контактная сварка».
Широкое распространение автомобили с несущим кузовом получили в 60-70-е годы.
Типы несущих кузовов
В безрамной конструкции нагрузка распределяется по всему кузову. И тем не менее, выделяют типы, в которых несущим является основание и типы, в которых несущим является корпус.
Несущие основание
В основном нагрузки ложатся на днище. Поэтому его изготавливают плоским и используют высокопрочный металл.
Несущий корпус
Нагрузка ложится на каркас. Кузовные панели при этом оказываются менее нагруженными. Усиление используется лишь в некоторых местах.
Устройство несущего кузова
В каждой из частей кузова – передней, центральной и задней – несколько составных элементов.
Конструкция передней части
Передняя часть кузова состоит из следующих элементов:
- это полые, продольные силовые элементы в низу кузова (лонжероны, аналог рамы), крепятся к моторному отсеку и, с другой стороны, к низу колесных арок;
- панели вокруг колес, усиленная верхняя часть и места рядом с передними дверьми (передние крылья);
- чашки кузова – усиленные части, удерживающие стойки подвески (слиты с внутренней частью крыльев);
- подкапотная рама, удерживающая радиатор, является поперечным структурным элементом, который придает жесткости этой части кузова (прикреплена к лонжеронам и крыльям);
- усилитель бампера, защищает от удара при аварии (возле лонжеронов).
Подрамник
В некоторых авто также есть подрамники. Они либо заменяют лонжероны, либо усиливают эти конструктивные элементы. Подрамник монтируют на подвеску, чтобы меньше шума и вибраций доходило до салона. Также он может служить опорой для двигателя и дополнительным силовым элементом, увеличивающим жесткость всего кузова.
Проще говоря это часть рамы, которая позволяет повысить шумоизоляцию.
Производители современных автомобилей искали способ снизить уровень шума, который свойственен машинам с несущим кузовом. И нашли – применение в конструкции фрагмента рамы (подрамника) помогло снизить вибрации, уровень шума от колес, мотора.
Кроме того его применение значительно упростило сборку автомобиля.
А если требуется подрамник может послужить и опорой для тяжелого мотора (в легких авто такой двигатель можно установить, только обеспечив надежную опору снизу, иначе кузов деформируется).
Подрамники устанавливают на:
- дорогих автомобилях (бизнес-класс), чтобы повысить уровень комфорта в салоне;
- на компактных моделях с тяжелым двигателем (чаще всего подрамник можно встретить на спортивных ТС, класс GT), чтобы обеспечить дополнительную жесткость там, где она необходима.
Подрамники различаются формой (прямоугольные, крестовидные) и конструкцией (тройная, двойная и из одного элемента). Наиболее распространенной разновидностью является конструкция из двух подрамников (переднего и заднего). Монтируются на переднюю и заднюю подвеску, чтобы поглощать шумы и вибрацию.
Но прежде чем выберите автомобиль с несущим кузовом и подрамниками, стоит учесть минусы такой конструкции. А они есть:
- Присутствие подрамника не на много, но ухудшает пассивную безопасность автомобиля (не деформируется при ударе, не позволяет гасить удар).
- Наличие подрамников уменьшает дорожный просвет (снижает внедорожные возможности автомобиля).
Центральная часть
Центральную часть можно разделить на следующие составные элементы:
- днище, часто представляет собой цельную панель, усилено в местах крепления кресел и снизу (поперечные и продольные силовые элементы);
- крыша, стойки, двери, т.е. салон, везде усиленные панели (вокруг салона, за панелью приборов, усиленная поперечина в крыше, сами двери и стойки создаются из прочной стали);
- боковая панель, создается из одного элемента, без сваривания (чтобы уменьшить подверженность коррозии);
- пороги в нижней части дверных проемов, также усиленные, служат боковой поддержкой для днища, сварены с ним;
- панель в форме полки за задними сиденьями, у основания заднего стекла;
- перегородка, разделяющая салон и багажник;
- двери, усилены с внутренней стороны.
Одной из самых больших панелей является панель крыши, но при этом являет собой наиболее простую конструкцию. Переходит в заднее крыло (приварена).
Шов ровный, создан специальным способом (приварен при помощи кремнистой бронзы либо латуни).
Этот способ также позволяет создать единое полотно, устойчивое к нагрузкам, вибрациям и к коррозии. Полотно усилено с внутренней стороны.
Задняя часть кузова
Также, как и в передней части здесь присутствуют лонжероны, крылья, задние кузовные чашки. Лонжероны удерживают пол багажного отсека. Пол создают из тонкого листа, усиленного за счет штампования. В этом листе создают нишу под запасное колесо. Пол приварен к задним крыльям, а крылья – к кузову.
Пенный наполнитель в полостях
Для уменьшения вибраций и уровня шума в некоторые детали несущего кузова заносят специальный пенополиуретановый наполнитель (по составу существенно отличается от строительной пены). Заносят внутрь конструкций, но только в тех местах, где не планируется сварка. Он не плавится, не является горючим веществом, и все же варить части кузова рядом с ним нежелательно (можно резать «болгаркой»).
Каждый производитель размещает пену по кузову на свое усмотрение. Но, как правило, она присутствует в углах, изгибах (вдоль стоек), под центральной стойкой и возле колесных арок.
Ссылка на исследование пользы заполнения балок пенополиуретановым наполнителем
Типы сталей в конструкции
Силовые элементы создают из высокопрочной и сверхпрочной стали (предел прочности в 2-4 раза выше, чем у обычного стального листа). Остальные детали делают из низкоуглеродистой стали. Увеличивают её прочность штампованием.
Как правило, элемент, образующий ниспадающую линию крыши, а также пороги и с внутренней стороны и с внешней созданы из высокопрочной стали. Центральные стойки усилены только снаружи (внутри применен прочный материал).
Из прочной стали создают задние стойки (с внешней стороны), а также верхнюю часть передних крыльев (над арками).
Полностью из прочной стали создают продольные и поперечные усиленные элементы в нижней части автомобиля (в основании).
Типы сталей используемые при производстве Volvo XC40
Усиленные элементы производители могут создавать из комбинации типов стали. Выше описана лишь примерная схема расположения типов сталей в конструкции несущего кузова.
Все элементы из стали разного уровня прочности сваривают лазером (точечная сварка контактного типа).
Зона запланированного сжатия
В автомобилях с несущим кузовом созданы так называемые зоны запланированного сжатия. Прочность кузова в этих зонах намерено ослаблена, чтобы при ударе автомобиль сжимался в нужных местах. Это позволяет получить предсказуемые повреждения, снизить вред, погасить силу удара. Эти зоны необходимы для увеличения безопасности пассажиров и водителя.
- Зоны запланированного сжатия предусмотрены на лонжеронах, на капоте.
- Сам несущий кузов спроектирован так, чтобы он легко сжимался спереди и сзади, а в центральной части оставался цельным (где в креслах находятся люди).
Преимущества и недостатки
Несущий кузов – современное конструктивное решение. Но и у него есть как плюсы, так и минусы.
Минусы:
- Больше, чем в рамных, ощущается вибрация. Выше и уровень шума. В современных авто эта проблема решена за счет применения шумопоглощающих элементов – подрамников.
- Ржавчина может ухудшить жесткость всей конструкции, негативно скажется на безопасности водителя и пассажиров.
Поэтому производители предусматривают меры для обеспечения максимально возможной защиты от коррозии.
- Лишь силовые элементы созданы из высокопрочной стали, остальное из тонкого листа, прочность которого увеличена за счет штампования.
- Автомобили с несущим кузовом менее безопасны в случае бокового столкновения (по результатам краш-тестов).
- Общий уровень прочности ниже, чем у рамных агрегатов.
- Так как кузов – единое целое, при столкновении возможны второстепенные повреждения.
- Затруднен капитальный ремонт.
Нет возможности как с рамной конструкцией отделить кузов от «начинки», чтобы получить к ней удобный доступ.
- Как отмечают владельцы, с годами конструктивные элементы кузова начинают «ходить ходуном» (то двери не закрываются, то багажник не попадает в свои границы). Особенно если часто выезжать на бездорожье.
Если осознать, что безопасность зависит от степени изношенности металла, вырисовывает плачевная перспектива уже через 7-10 лет (эксплуатировать современные автомобили более 15 лет вообще не представляется возможным).
- Недостаток несущей конструкции назвали и сами производители.
Производить автомобили с несущим кузовом сложнее, чем с рамным. Сложнее прикрепить навесное оборудование.
Плюсы
После внушительного списка минусов, стоит вспомнить обо всех уже названых плюсах:
- несущий кузов легче, а, значит, такой автомобиль динамичнее, резвее, легче управляется;
- меньше расход топлива;
- центр тяжести ниже, а значит автомобиль более устойчив, меньше риск перевернуться;
- повышенная пассивная безопасность; авто с несущим кузовом более безопасны в случае фронтального столкновения, чем с рамным (результаты краш-тестов);
- при создании безрамных конструкций «съедается» меньше салонного пространства.
Вывод
На автомобильном рынке сейчас гораздо больше моделей с несущим кузовом. Эта конструкция популярнее рамной, несмотря на очевидные недостатки. Главная причина, по которой безрамная конструкция пользуется популярностью – повышенная пассивная безопасность (сверхпрочная сталь, зоны запланированного сжатия).
Но даже если отбросить главную причину, во многих ситуациях несущий кузов действительно оказывается уместным решением. Подходит для массового производства, создания классических легковых автомобилей. Для быстрой, комфортной езды по городским дорогам. Не подходит для любителей бездорожья, для любителей премиум-класса (премиальные легковые авто создают на раме).
История кузова автомобиля
В книгах, написанных лет сто тому назад, говорилось, что «от экипажа требуется красота, изящество и удобство, как и от хорошего дома». Также не раз приходилось слышать, как кузов называют одеждой, костюмом автомобиля.
Это образное название было достаточно верным, когда на раме шасси автомобиля укрепляли кузов старинного образца. Костяком, остовом машины служила рама; на ней монтировали все механизмы, а кузов играл роль красивой оболочки для зашиты пассажиров от ветра, пыли, холода и непогоды.
Действительно, это был нарядный «костюм» автомобиля.
Каретные, а затем автокузовные мастера старались придать своим детищам как можно больше сходства с сооружениями строительной архитектуры, с мебелью и отделкой гостиных. Они не связывали своего творчества с идеей быстрого передвижения.
- Громоздкие объемы, сложные формы, витиеватые украшения экипажей XIX века были вначале целиком перенесены на автомобили.
- Однако со временем все возрастающая скорость потребовала изменения тогдашних привычных форм экипажа.
Для разработки нового вида автомобиля был использован опыт постройки гоночных машин, которые раньше других стали делать длинными, низкими, похожими на рыб. Автомобиль приобрел знакомые нам черты.
Правда, сначала он представлял собой еще нечто среднее между каретой и гоночным автомобилем-снарядом. Но линии и формы его постепенно выпрямлялись, сглаживались.
Развитие массового производства, особенно холодной штамповки, переход к металлическим закрытым кузовам после первой мировой войны еще более упростили форму автомобиля.
Одновременно с изменением формы автомобильного кузова прошла сложный путь и его конструкция.
Каркас кузова до середины 20-х годов был деревянным, с металлической, фанерной или кожаной облицовкой, как у карет. Крепление к раме осуществлялось болтами с войлочными прокладками или пружинами.
Полуэластичное крепление вынуждало делать кузова массивными, иначе они быстро расшатывались, в них появлялись скрипы и стуки.
Кузова с деревянным каркасом были дороги в производстве и почти неприемлемы для массового изготовления, в особенности тогда, когда форма их стала более скругленной.
Все это заставило конструкторов работать над созданием цельнометаллических, легких и удобных для массового производства кузовов.
Внедрение их осуществлялось путем постепенной замены деревянных деталей металлическими, пока дерево не было полностью устранено из конструкции.
Понемногу начали устранять и сами детали каркаса, заменяя их ребрами жесткости, выштампованными в панелях облицовки. Прогресс в холодной штамповке позволил применять панели больших размеров и сложной скругленной формы.
- Кузов стал таким прочным и жестким, что невольно напрашивалась мысль использовать эти его качества для монтажа на нем механизмов, а тяжелую, громоздкую раму устранить.
- Так и сделали.
- Если прежнюю плоскую раму, покоящуюся на рессорах над передней и задней осями, можно сравнить по прочности и жесткости, с дощатым мостиком, переброшенным через канаву, то решетчатый стальной корпус несущего кузова подобен фермам хорошего металлического железнодорожного моста.
- При правильном конструктивном решении общий вес несущей системы снижается на 10—15 процентов по сравнению с весом прежних рамы и кузова, вместе взятых.
С исчезновением рамы потеряло значение понятие «шасси». Кстати сказать, слово «шасси» по-французски означает — рама. Автомобиль с несущим кузовом не может существовать и передвигаться без кузова. Отнимите у него кузов — и механизмы повиснут в воздухе. Кузов и механизмы срослись в единое целое, и «костюм» сам стал своего рода механизмом, костяком автомобиля.
Несущими кузовами снабжены советские автомобили «Москвич», «Победа», «Волга», ЗИМ, автобусы Московского, Павловского и Львовского заводов.
У грузовых автомобилей дело обстоит иначе.
Здесь, как правило, кузов не может заменить раму, так как кабина занимает небольшую часть длины автомобиля и жесткое соединение ее с рамой не может повлиять на жесткость конструкции в целом.
Платформа же для грузов, занимающая большую часть длины машины, не является замкнутой коробкой и не может выполнять роль несущей конструкции. Однако в закрытых грузовых кузовах-фургонах все чаще применяется несущая конструкция.
Типы кузовов очень разнообразны. Основной тип кузова легкового автомобиля — закрытый, так называемый «седан» или «лимузин». В южных районах удобно применять кузов с откры вающейся крышей — «кабриолет» или «фаэтон». Специальные кузова имеют автомобили-фургоны для почты и развозки мелких товаров, кареты скорой помощи и другие.
Не менее обширен типаж кузовов грузовых автомобилей.
Среди них платформы с откидными бортами, без бортов и с высокими решетчатыми бортами для легких сельскохозяйственных грузов, закрытые кузова, изотермические кузова с холодильными установками для скоропортящихся продуктов, кузова-самосвалы для перевозки сыпучих строительных материалов, цистерны для жидкостей, передвижные ремонтные мастерские, киноустановки.
Если добавить сюда городские, пригородные, туристские и междугородные автобусы, машины для уборки улиц, ремонта трамвайных проводов, пожарные, военные, то окажется, что количество основных марок легковых и грузовых автомобилей в несколько раз умножено разновидностями кузовов.
Современный кузов
Современный кузов — сложное сочетание механизмов и устройств. Так, кузов легкового автомобиля типа «Победа» — «Волга» состоит из 7—8 тысяч деталей.
В то время как для большинства деталей двигателя и ходовой части материалом служит сталь, для кузова, кроме тонких стальных листов, требуются дерево, изделия из искусственного и натурального каучука, стекло и пластические массы, кожа, ткани, картон и десятки иных материалов.
Для изготовления и сборки деталей кузова приходится применять, кроме механической обработки, ковки, прокатки, еще и холодную штамповку на гигантских тысячетонных прессах, литье под давлением, сварку всех видов, чеканку, пайку, эмалирование, окраску, металлопокрытия.
Поэтому на современных автозаводах многие цехи в той или иной степени заняты производством кузовов и их деталей. Существуют и специальные кузовные цехи и даже кузовные заводы.
На долю кузова падает около половины веса автомобиля и примерно такая же часть его стоимости. Эта доля увеличилась особенно в последнее время, когда требования к удобствам кузова неизмеримо возросли.
Вентиляционно-отопительная установка, например, состоит из встроенных в корпус кузова труб, по которым свежий воздух вентиляторами подается в пассажирское помещение; фильтров, очищающих, осушающих или увлажняющих воздух; обогревателя (одного или нескольких).
Обогреватель заполнен горячей водой из системы охлаждения двигателя. Его створки направляют теплый воздух к сиденьям, а отходящие от него патрубки — к переднему стеклу. Это предохраняет стекло от запотевания и обледенения.
Чтобы вентиляционно-отопительная установка работала надежно, чтобы кузов не слишком нагревался от солнечных лучей и не слишком охлаждался на морозе и ветре, не гудел, как барабан, при колебаниях автомобиля, внутреннюю поверхность кузова покрывают многослойной тепло- и звукоизоляцией из войлока, асбеста, резины, битумной мастики, пластических масс. Затем все это закрывают красивой обивкой.
Самый изысканный комнатный диван кажется очень простым по сравнению с автомобильным сиденьем. Пружины сиденья в кузове заключены в матерчатые чехлы. Чехлы предотвращают шум от касания одной пружины о другую, а заключенный в них воздух служит дополнительным пружинящим элементом подушки.
Пружинный каркас подушки покрыт матрацем, в который входят разные материалы, как-то: войлок, прорезиненный волос, или губчатая резина, вата.
В новейших конструкциях, впрочем, отказываются от таких сложных и дорогостоящих сидений, тем более, что эластичные шины и рессоры современного автомобиля хорошо защищают кузов от толчков.
Сиденье водителя снабжено специальным механизмом, с помощью которого оно, в зависимости от роста и телосложения водителя, может быть придвинуто к рулю и педалям или отодвинуто от них.
На дверях кузова смонтированы шестеренчатые, а иногда и кнопочные электрические или гидравлические механизмы подъема и опускания стекол, хитроумные замки, ограничители открывания дверей, резиновые уплотнители дверного проема, направляющие шипы и буферы. Окна кузова выполнены из небьющегося или безосколочного стекла.
И все это должно быть очень легким, прочным и дешевым.
(1
История кузова автомобиля
Дата рождения автомобиля 1886 год.
Как такового, кузова у автомобиля еще не было, возникали лишь предпосылки его появления. Первые автомобильные кузова появились только в начале прошлого века.
Тогда существовало всего два вида «безлошадного» транспортного средства, где тяговая сила создавалась бензиновым двигателем – автомобиль Готлиба Даймлера и Карла Бенца, причем последний был трехколесным.
Конструкторы автомобилей той поры брали за основу технической реализации автомобильного кузова карету, попросту те «безлошадные повозки» были не чем иным, как моторизированными каретами. Если двигатель отказывал, то можно было быстро обратиться к помощи парнокопытного животного мощностью в одну лошадиную силу и продолжить движение.
Этапы истории кузова
Купе, кабриолет, фаэтон – эти понятия существовали раньше появления автомобиля, будучи заимствованы у мастеров каретников. У конных экипажей были заимствованы как конструктивные элементы – подвеска, колеса, так и их названия.
По этой причине автомобили на заре эпохи автомобилестроения выглядели как простые кареты, покинутые лошадьми.
Причем от этого сходства и не стремились уйти – иногда для придания автомобилю сходства с традиционным экипажем на передок такой моторной коляски ставили муляж лошадиной головы!
Хотя конструкции на заре автомобилизма выглядели архаичными, работа по их изготовлению проводилась с высочайшим качеством.
Связано это было с тем, что достигаемая скорость повозки существенно превышала привычную скорость движения конной повозки, да и владельцами тех автомобилей были люди знатные и весьма требовательные.
Кузов с двигателем внутреннего сгорания должен был выдерживать существенные динамические нагрузки и недостаток механической прочности был недопустим.
Материалом для изготовления кузова тех лет служило дерево, обитое фанерой или алюминиевой, медной или железной жестью на усмотрение заказчика, а внутренность салона обивалась суконной тканью или кожей.
Наружные панели шлифовались и лакировались до идеального блеска.
Кузов не являлся несущим элементом конструкции, поэтому состоятельные владельцы автомобилей могли заказать для себя два варианта исполнения кузова: «зимний» (закрытый), и «летний» (открытый), которые могли заменять в зависимости от времени года.
Одна из книг по автостроительному производству того периода дает следующие рекомендации: «Ничего не должно быть изготовлено ненадлежащим образом – окна и дверцы должны запираться легко и при этом плотно, лакировка должна быть произведена лучшими материалами, так как автомобиль при частом неизбежном мытье должен долго сохранять хороший вид.
Подушки и спинки должны набиваться ни слишком мягко, ни слишком жестко, и идущие в дело сукно или кожа должны быть наилучшего качества. Дешевый материал или плохая работа подушек скажутся при первых же поездках.
Вполне понятно поэтому, что только лучшие фирмы, успешно строящие, например, кареты для лошадей, могут построить хороший кузов для автомобиля».
Сходство кузова автомобиля и конной повозки на начальном этапе развития обуславливалось еще и тем, что скорости их движения отличались не слишком значительно, и с необходимостью учитывать аэродинамические характеристики конструкции еще предстояло познакомиться лишь в ближайшие десятилетия. С появлением многоцилиндровых, более мощных двигателей, неизбежно становилось очевидным, что прежняя форма кузова требует принципиальной переработки. И с этого пункта истории дороги автоконструкторов и каретных дел мастеров расходятся навсегда.
Что еще интересного характеризует тот период? До начала 20-го века называли все двухместные машины в Америке называли runabout (ранэбаут), а автомобили со складным верхом чаще называли фаэтонами.
При этом, именно фаэтонам отдавалось предпочтение знатных и состоятельных покупателей.
По этой причине известный всем производитель Volkswagen предпочел для своей представительской модели именно это наименование.
Более скромные представители буржуазии, как сейчас бы сказали, преуспевающие менеджеры среднего звена, пользовались менее габаритными и роскошными стенхоупами и викториями. Эти наименования были распространены в США. Слово «седан» тоже пришло к нам из Штатов, в Европе такие конструктивы имели название салунов.В Европе легкие французские автомобили назывались вуатюрет (Voiturett).
А более просторные семейные, для четырех или для шести пассажиров, именовали сёрри и брики. В начале прошлого века практически все автомобили были открытыми и можно было не рискуя ошибиться назвать любой открытый автомобиль «турером» или «всепогодным турером», если у машины был складной или съемных верх. Закрытые автомобили начали появляться лишь незадолго до Первой мировой войны.
Причем, если это были роскошные закрытые автомобили сиденье шофера все равно оставалось под открытым небом: считалось, что шофер (в прошлой жизни, кучер) не может, как слуга ехать под одной крышей с господами. С тех пор ведет свою историю известный ныне тип кузова под названием лимузин. Правда, ныне шофер ездит уже под крышей, но по-прежнему от пассажиров его отделяет перегородка.
В то время стали употребляться и два других ныне широкораспространенных термина – купе и седан. Так стали называть двухместные и четырехместные закрытые экипажи. Причиной всплеска разработок в области аэродинамического кузова стало то, что после окончания войны бывшие военные авиаконструкторы нашли применение своим талантам в автомобильных компаниях.
Над вопросами аэродинамики массовых автомобилей начали серьезно задумываться после Первой мировой войны. (Аэродинамикой гоночных автомобилей занимались еще в самом начале 20-го века.) С одной стороны, это было связано с тем, что скорости автомобилей значительно возросли – и сопротивление воздушного потока стало достаточно ощутимым.
С другой стороны, причиной всплеска разработок в области аэродинамического кузова стало то, что после окончания войны бывшие авиаконструкторы нашли хорошую работу автомобильных производствах. Таким образом, на первом этапе автомобильной индустрии создатели кузовов черпали идеи у каретных дел мастеров, то после войны – у конструкторов авиатехники.
Снижения аэродинамического сопротивления добивались классическими методами – приданием обтекаемой формы и уменьшением площади поперечного сечения кузова одновременно. И вот родились туреры под названием «торпедо», более приземистые чем фаэтоны, с маленьким поперечным сечением, спинки сидений спрятаны за борта.
Эти скоростные автомобили с их красивыми, стремительными формами сразу же покорили сердца большинства автомобилистов, и к началу 1930 годов туреры других типов уже практически не производились.
Итальянский конструктор Винченцо Лянча, который к 1922 году сконструировал модель Lancia Lambda – первый в мире автомобиль с несущим кузовом! Позже к идее несущего кузова пришли и другие.
У все большего количества автомобилей функции рамы стал выполнять несущий цельнометаллический кузов. Главным преимуществом безрамной конструкции была возможность существенно снизить высоту кузова: ниже стал центр тяжести автомобиля, лучше стали его устойчивости и управляемость. Автомобиль стал способен развивать куда более высокие скорости.
В тоже время компании, выпускавшие автомобили, начали проводить испытания крупномасштабных моделей автомобилей в аэродинамических трубах.
Результаты испытания привели к тому, что все меньше у кузова становилось выступающих частей, запасное колесо все чаще стали скрывать в полостях кузова, более обтекаемыми стали передняя и задняя часть кузова.
По данным историка автомобилестроения Александра Моравского, с начала второго десятилетия прошлого века коэффициент воздушного сопротивления для легковых автомобилей в среднем составлял 0,065, то уже через тридцать лет это значение у многих моделей снизилось до 0,03.
При этом в среднем в два раза была уменьшена площадь поперечного сечения автомобилей, что значит, что величину абсолютного сопротивления удалось уменьшить примерно в 4 раза. Автомобили стали уже и длиннее, но главное значительно быстрее.
В двадцатых годах своими аэродинамическими автомобилями на общем фоне выделялся немецкий авиаконструктор Эдмунд Румплер. Его автомобили имели форму лодки с почти прямоугольным профилем. Другой бывший авиаконструктор Пауль Ярай придавал своим автомобилем авангардную обтекаемую форму: говорили, что он выпускает не автомобили, а гигантские сигары.
Одним из самых ярких достижений в автомобильной аэродинамики явилось появление модели Chrysler Airflow («Воздушный поток» 1934 год). Автомобиль имел низкий кузов, покатый, короткий капот, наклонную заднюю стенку, наклоненные под углом стекла спереди и сзади. Естественно, машина отличалась хорошей аэродинамикой и в будущем стала примером для подражания. При этом модель Airflow была революционной не только с позиций аэродинамики, этот автомобиль стал первым большим обтекаемым автомобилем с несущим кузовом!С рамой и без
Как известно, на начальном этапе развития конструкторской мысли силовой основой конструкции являлась рама. На ней закреплялись подвеска, двигатель, коробка передач, передний и задний мосты, и сверху водружался кузов. В основе рамы лежали продольные балки и скреплялись они несколькими поперечными.
Начальные образцы применяли круглые стальные трубки велосипедного образца, но возраставшие скорости и соответственно динамические нагрузки привели к необходимости применения лонжеров из прочных и жестких стальных профилей.
Это происходило постепенно, и даже в 1900 году треть автомобилей автомобилей имела деревянные рамы и даже трубчатые.
На протяжении первой половины прошлого века автомобильная рама претерпевала постоянные изменения и появлялись новые типы рам (например, хребтовая, предложенная конструктором автомобилей Tatra Гансом Ледвинкой – она и сейчас применяется на грузовиках этой марки).
Но прогресс идет неумолимо, и рама становилась все прочнее и совершеннее, а в 1920-30-х возникла отказаться от рамы совсем.
Автоконструктор Винченцо Лянча (Италия), предложил в 1922 году модель Lancia Lambda – это был первый в истории автомобиль с несущим кузовом! Со временем к идее цельнометаллического несущего кузова пришли и другие, функции рамы стал выполнять несущий кузов.
Безрамная конструкция позволила снизить центр тяжести автомобиля а так же понизить высоту кузова, устойчивость на поворотах и управляемость возросли до небывалого уровня. Автомобиль стал способен демонстрировать невероятные до того периода скорости движения.
Кузов авто: история и эволюция
Главной несущей конструкцией любого автомобиля сегодня является несущий кузов. Ведь от качества его исполнения во многом зависит безопасность при возникновении дорожно-транспортного происшествия. Вместе с тем, изначально на первых автомобилях 30-х годов ХХ века основой выступала рама, которая до сих пор сохранилась на некоторых грузовиках и внедорожниках.
Сегодня же основа нагрузка, получаемая через подвески и колеса от неровностей дороги, равномерно распределяется по всему корпусу, обеспечивая стойкость к эксплуатационному износу.
История и эволюция несущего кузова
Изначально несущий кузов создавался в виде открытого типа по конфигурации Фаэтон, примерами чему выступают автомобили «Traction Avant» от компании «Citroen» (1934 г.) и модель «Lambda» от компании «Lancia» (1922 г.). В то время можно было увидеть разные виды автомобилей, поскольку инженеры и конструкторы ведущих автоконцернов находились в активном поиске оптимальной модели кузова, которая обеспечивала бы, с одной стороны надежность, а с другой, легкий вес, что было весьма актуально на тот период времени.
Помимо кузова типа «фаэтон» или «кабриолет», которые не имели достаточной жесткости, стали создаваться автомобили с щитом несущего кузова, примером чему является автомобиль ГАЗ-21 (Волга). На автомобилях такого типа с продольно расположенным двигателем, узел подвески передних колес был вынесен вперед, создавая тем самым существенную нагрузку на переднюю часть автомобиля.
В связи с этим здесь успешно были заложены усиливающие элементы в виде продольных лонжеронов, которые сегодня успешно используются во всех видах легковых авто. Что касается откосов, то они крепились болтами или же приваривались кузову, в зависимости от конструкционной схемы исполнения.
Особенности авто с несущим кузовом
В России первым автомобилем, оснащенным несущим кузовом, стала «Победа», которая появилась в 1946 году. Спустя несколько лет, в 1950 году появляется знаменитый ГАЗ-12, который имел следующие особенности:
- три ряда сидений, а не два, как было заложено конструкторами до этого;
- наличие мощной поперечины, располагаемой в зоне подвески задних колес, что было необходимо с учетом удлиненного кузова;
- наличие подрамника на резиновых подушках, которые стали появляться чуть позже чтобы смягчить удары и вибрации, передаваемые от дороги во время передвижения автомобиля.
Между прочим, впоследствии подрамник стал использоваться не только на отечественных автомобилях, но и на зарубежных, поскольку фирма Citroen также успешно переняла эту практику и стала активно использовать данную разработку на своих автомобилях.
С течением времени передний подрамник стал использоваться не только на грузовых авто, но также на автомобилях более компактного класса, что также позволило легче эксплуатировать транспортное средство.
Выводы
Анализируя историю эволюции несущих кузовов, можно проследить за тем, как инженеры и конструкторы разрабатывали новые элементы и активно применяли новые материалы в поисках оптимального соотношения разных компонентов. С начала 60-х гг. появились первые разработки, касающиеся стеклопластиковых элементов, поскольку до этого конструкционные компоненты любого кузов изготавливался из тонколистовой стали (0,7-1,1 мм).
В настоящее время конструкторы ведущих мировых концернов продолжают работать над усовершенствованием кузова и кузовных элементов, стараясь найти идеальное соотношение легкого веса, высокой прочности и оптимальных финансовых затрат на изготовление автомобиля.
Загрузка...
