Установлен новый мировой рекорд в разгоне до сотни
Машинка изготовлена для инженерных соревнований Formula Student, которые проводятся почти 30 лет, в том числе и в России. Их смысл не в рекордах. Команды должны спроектировать и создать гоночный болид, набраться опыта и ума-разума для карьеры в машиностроении.
Студенты Штутгартского университета, называющие себя GreenTeam («Зелёная команда»), на аэродроме разогнали свой драгстер до 100 км/ч за 1,779 с и на шесть тысячных секунды побили мировой рекорд в спурте для электромобилей. Достижение было зафиксировано по всем правилам, необходимые свидетели присутствовали. Сейчас доказательства отправлены экспертам Книги Гиннесса, которые в течение четырёх-шести недель решат, считать ли рекорд официальным. Команда уверена, что никаких проблем не возникнет.
GreenTeam начала готовиться к покушению на самый быстрый разгон в 2012 году, пригласив в спонсоры международную компанию AMK, известного производителя электромоторов. «Зелёные» уже успели сделать запись в Книге рекордов с результатом 2,68 с, но праздновать пришлось недолго. Авторы предыдущего достижения (то есть нынешних официальных 1,785 с) — швейцарские ребята из команды AMZ Racing, зафиксировавшие победу третьего ноября 2014 года. Это был прорыв, ведь ранее студенты из Голландии хвастались показателем 2,134 с. Юноши из Цюриха гоняют на электрокаре весом 168 кг. Он тяжелее, но мощнее штутгартского — 147 кВт (200 л.с.). Тяги тут аж 1630 Н•м. Чтобы разогнаться до сотни, такой машинке нужно примерно 30 метров.
До 500+ км/ч за 3.5 секунды! Как?
Драгстер класса «Топ Фуел» обладает мощью 12 болидов Формулы 1, аппетитом взлетающего Боинга 747 и обрушивает на пилота силы перегрузки сравнимые с теми, что испытывает астронавт при запуске космического шаттла.
По разгонной динамике ни что на свете не сравнится с драгстером «Топ Фуел» Казалось бы, он подчиняет себе законы физики, но, на самом деле, как и все мы, он им подчиняется, просто максимально зрелищным образом.
3.5 секунды — столько необходимо драгстеру что бы разогнаться, нет, не до сотни, и не до 200, и даже не до 300, а до 540 км/ч.
Да, вы не ослышались, именно с такой скоростью вы будете пересекать финишную черту заезда на 1000 футов (305м) спустя 3.5 секунды и 60 литров сожженного топлива.
Как такое вообще возможно? А как же законы физики? Они что, ушли в отставку? Или это просто откровенное враньё?
Нет, драгстер «Топ Фуел», как раз, яркий пример того, как законы физики проявляют себя во всей своей удивительной красе.
Я не буду утомлять вас математическими данными о каждой детали машины, их материалах и способах производства, информацией о производительности топливного насоса (380л/мин🤓) и количестве форсунок (42🤓) и тому подобным, ну может быть самую малость.
Давайте я расскажу вам о ключевых составляющих этого удивительного и взрывоопасного коктейля скорости под названием «Топ Фуел Драгстер»
Начнем с сердца дракона.
Двигатель этого монстра выдает 11000 л.с., причем вполне традиционным способом, просто каждая деталь в этом двигателе будто объевшийся стероидов брат-мутант обычной подобной детали из обычного автомобиля.
Восьми литровый блок двигателя «Крайслер Хеми», как и поршни с шатунами, выточен из цельного куска кованного алюминия без каких либо рубашек охлаждения, что делает его супер прочным. А охлаждается двигатель исключительно за счет самой топливно-воздушной смеси и масляной смазки.
Помогает двигателю механический нагнетатель воздуха системы «Рутс», приводимый в движение через ремень шириной 7.5 см, на что требуется целая 1000 л.с.
На каждый цилиндр приходится по две свечи, таких мощных, что их можно использовать для сварки металлов.
Но через половину дистанции электроды свечей, как правило, уже расплавлены и драгстер едет за счет эффекта калильного зажигания, когда смесь воспламеняется за счет высокой температуры в камере сгорания.
A если свечи откажут чуть раньше и топливо накопится в камере сгорания, то двигатель может рвануть так сильно, что блок расколется на части, как фарфоровая статуэтка.
Происходит это довольно часто и тот же компрессор по регламенту необходимо накрывать специальным кевларовым покрывалом, что бы в случае взрыва, пилота или зрителей не задело шрапнелью из остатков механизма.
Чтобы было проще понять, что из себя представляет двигатель внутреннего сгорания в 11000 л.с. достаточно знать всего два факта.
Если неподготовленный человек будет стоять рядом с драгстером во время старта, то неизбежно ощутит физическую боль в груди, почти как после удара боксера, а если в этот момент рядом с ним поставить сейсмограф, то он покажет 2.3 балла по шкале Рихтера!
Для достижения мощности в 11000 л.с. необходимо особое топливо. Таким топливом является смесь из 90% нитрометана и 10% метанола. Двигатель работающий на таком топливе будет выдавать почти в 2.5 раза больше мощности, чем на любом бензиновом гоночном топливе.
Так же нитрометан обладает высокой удельной теплотой парообразования.
Проще говоря, при испарении он поглощает много тепла, вырабатываемого двигателем, обеспечивая дополнительное охлаждение.
Однако, самая необычная и интересная деталь драгстера «Топ Фуел» это его задние колеса. Именно они обеспечивают такой уровень сцепления, который буквально катапультирует машину, а так же заменяют собой традиционные передачи в коробке меняя диаметр во время разгона.
Болты, которыми покрышки прикручены к колесному диску, как бы намекают на ту мощь с которой колесам приходится совладать.
Сам секрет заключается в очень низком давлении покрышек (0.5 Бар) и в самом мягком, среди всех разновидностей автоспорта, составе резины.
Поскольку резина очень мягкая, а давление низкое, колесо очень эластично и легко меняет форму в зависимости от действующих на него сил. Обратная сторона таких свойств это запас хода примерно в 3 км.
Для любого другого вида автоспорта, который длится дольше нескольких секунд и где есть повороты, это было бы неприемлемо, но здесь нам нужно ехать прямо 3.5 секунды и все.
Вот как это работает:
При старте, под давлением крутящего момента нижняя часть колеса сдавливается в гармошку и пятно контакта с дорогой увеличивается и становится плоским, но даже в таком состоянии колеса забуксовали бы, если бы не одно но – прижимная сила, только не та, о которой вы подумали.
Не забываем, машина только тронулась и антикрылья пока еще бесполезны, а вот выпускные коллекторы уже прижимают машину к земле выхлопными газами силой в 500 кг, будто сопла ракеты!
Пройдет пол секунды после старта и только тогда антикрылья примут аэродинамическую эстафету, а еще через еще три секунды, пересекая финиш, будут прижимать заднюю ось драгстера с силой в 3.5 тонны.
Но до финиша надо еще добраться, чему не бывать, если и дальше ехать на приплюснутых гармошках. Тут на помощь приходят центробежные силы.
Скорость вращения колес уже так велика, что под воздействием центробежных сил эластичные покрышки выпрямляются, сужаются и становятся на 20 см больше в диаметре, что, снижает сопротивление покрышек движению, а так же вызывает эффект переключения передачи на повышенную и машина продолжает свой неистовый разгон.
Поскольку вышеупомянутое свойство покрышки избавляет от необходимости переключать передачи, то она в драгстере всего одна, но с многодисковым электронно-программируемым сцеплением, которое автоматически отпускается в несколько этапов, агрессивность чего можно настраивать в соответствии с условиями предстоящих гонок, которые определяются чуть ли не за секунды до старта.
Ну а чтобы реализовать все выше описанное, за рулем драгстера необходим профессионал своего дела, способный сохранять работоспособность при нагрузках сопоставимых с авиационными.
Пилот должен обладать молниеносной реакцией, ибо промедление на старте хотя бы в одну десятую секунды превратится в неизбежное поражение на финише.
На старте пилот удерживает машину тормозом в виде рычага за рулем и поддерживает оптимальные для старта обороты двигателя, светофор гаснет и гонщик отпускает тормоз одновременно утапливая педаль газа в пол, в этот момент на него обрушивается нагрузка в 7G и не падает ниже 4G до конца заезда.
Некоторые гонщики описывали первую секунду заезда как «Старт в слепую» из-за помутнения в глазах, вызываемого нагрузками.
Эти же нагрузки, плюс 10000 Нм крутящего момента и 3.5 тонны прижимной силы должно выдерживать и шасси драгстера, не спроста имеющее такую необычную длинную форму.
Две главных проблемы, которые могут возникнуть с драгcтером в плане шасси, это отрыв передних колес от земли и риск сломаться пополам.
Так как все самые тяжелые элементы драгстера находятся в задней части, то 10000 Нм крутящего момента с легкостью могут перевернуть его оторвав нос от земли.
Бороться с этой проблемой помогает длинный нос драгстера и переднее антикрыло на его кончике в сотрудничестве с находящимся рядом бензобаком.
Тут все действует по принципу рычага.
Чем длиннее ключ, которым закручиваешь болт, тем меньше усилий необходимо, чтобы его закрутить.
Соответственно, чем длиннее нос драгстера, тем меньше на передней оси нужно веса, обеспечиваемого антикрылом и бензобаком, что бы драгстер не перевернулся.
Главное действующее лицо здесь антикрыло, настройка его угла атаки должна быть достаточно большой, что бы удерживать передние колеса на земле, но не слишком большой, чтобы не создавать лишнее аэродинамическое сопротивление уступая сопернику в скорости.
Этот баланс позволяет гонщикам не превращаться в лётчиков.
Что касается шасси, то оно представляет из себя компромисс между прочностью и легкостью.
Грань этого компромисса настолько тонка, что зачастую, когда драгстер ведет себя излишне капризно, дополнительной нагрузки от попыток пилота заставить машину ехать прямо бывает достаточно, что бы сломить её пополам, будто спичку в неуклюжих руках.
Длинная и узкая пространственная рама из хромомолибденовой стали испытывает на себе такие сильные нагрузки, что это заметно невооруженным глазом!
Любая излишняя вибрация может спровоцировать появлении трещины в раме, а трещина неизбежно превратиться в место разлома всего драгстера.
Чтобы избежать подобного, для борьбы с вибрацией используются специальные супер прочные ремни стяжки, которые выполняют роль опор двигателя.
Так что можно сказать, что мотор драгстера привязан к раме и это будет технически верно.
В целом принцип постройки драгстера можно описать так:
Драгстер должен быть достаточно крепким чтобы не развалиться до финиша и достаточно легким чтобы быть конкурентоспособным.
Если все элементы и детали драгстера «Топ Фуел» не подводят и выполняют возложенные на них задачи, то мы, в итоге, получаем зрелище в виде самого быстро разгоняющегося автомобиля в мире, вдавливающего пилота в спинку сиденья с такой силой, которая известна только летчикам и космонавтам.
От 0 до 521 км\час за 3,7 секунды.
Что такое драгстер:
1. Один двигатель драгстера класса Top Fuel объемом 8,2 литра обладает большей мощностью чем все болиды стоящие в первых 4х рядах на стартовой линии NASCARs Daytona 500.
2. В максимальном режиме двигатель потребляет 5,7 литра нитрометанола в секунду; загруженный Боинг 747 потребляет топливо в том же соотношении, но вырабатывает на 25% меньше энергии.
3. Стоковому движку Dodge Hemi V8 (425 bhp (318 kW) @ 6000 rpm) не хватит мощности что бы даже провернуть суперчарджер TopFuel.
4. 3,000 CFM (куб. футов в минуту = 85 кубометров) воздуха сжатые суперчарджером, после добавления топлива имеет субстанцию очень близкую к плотности тевердого тела. Цилиндры почти закусывает на полной нагрузке.
5. Согласно стихиометрии (стихиометрия: методология и технология расчета количества реагентов и продуктов химических реакций) 1.7:1 топливной смеси нитрометана температура горения фронта равна 4000 градусов цельсия.
6. Нитрометан горит желтым пламенем. Наблюдаемое ночью белое свечение это догорание водорода выделяемого из влаги содержащийся в атмосфере под воздействием температуры выхлопных газов.
7. Сила протекающего тока на каждой катушке 44 amps.
8. Электроды свечи зажигания полностью изнашиваються к середине дистанции, после чего возгорания происходит от компрессии. Двигатель можно заглушить только отключив подачу топлива.
9. Если при разгоне происходит отказ свечи то несгоревшая смесь накпливаеться в цилиндре, силы детонационного взрыва достаточно чтобы оторвать и разрушить ГБЦ или расколоть блок.
10. Для того чтобы набрать 482 км/ч за 4.5 секунды, драгстер должен ускоряться свыше 4G. Чтобы набрать 320 км/ч к середине дистанции перегрузка на старте достигает 8G.
11. Драгстер преодолевает барьер свыше 480 км/ч быстрее чем вы прочтете эту строку.
12. Двигателя Top Fuel выдерживают примерно 540 стартов!
13. Красная зона достаточно высока 9,500 rpm.
15. В настоящий момент Top Fuel рекорд составляет 4.441 секунд в заезде на ј мили. Рекорд скорости 533 км/ч. //т.е. по российским меркам он сможет проехать почти 3 раза, за наш один.
Лиги Уличных Гонок и администратор сайта www.streetracer.ru. Редакция. ) Только тогда начинаешь понимать, что это не просто гонки — это супер зрелищное шоу, театр запредельных возможностей человека и машины, невообразимых скоростей, эффектов и звуков, который трудно сравнить с другими автомотогонками.
Десять тысяч лошадиных сил: как устроены самые «злые» гоночные авто
Если вы все еще думаете, что самые быстрые автомобили – на реактивной тяге, то вы заблуждаетесь. Обычный мотор! Но очень-очень большой. И без коробки передач. Знакомьтесь: монстры для гонок Top Fuel.
Болиды на реактивной тяге, безусловно, очень и очень быстры, но неужели нет ничего, что может обеспечить более выдающуюся динамику? Есть! И как ни странно, это двигатель внутреннего сгорания. Архаичный нижневальный V8 объемом 500 кубических дюймов (8,2 литра) с двумя клапанами на цилиндр, оснащенный механическим нагнетателем и питающийся нитрометаном. Далее речь пойдет о самом быстром классе в профессиональном дрэг-рейсинге — Top Fuel. Не в курсе, что такое дрэг? Тогда вам стоит прочитать нашу вводную статью о том, что это за гонки и как они зародились и развивались.
Как устроен автомобиль для гонок Top Fuel?
Здесь же давайте разберемся, что такое Top Fuel дрэгстер. Top Fuel (далее TF) — это вершина классификации любого профессионального дрэгового чемпионата. TF — это болиды, которые пересекают финишную черту на скорости за 300 миль в час, затрачивая на это времени меньше, чем тебе понадобилось, чтобы прочитать эту строчку. И это — не преувеличение.
В основе TF-дрэгстера лежит трубчатая пространственная рама из хром-молибденового сплава, обшитая панелями из композитных материалов, к которой крепятся все узлы и агрегаты. Крутящий момент двигателя, расположенного за спиной пилота, передается огромным задним сликам посредством сухого пятидискового сцепления, никакой коробки передач тут нет. Все предельно просто: минимум электроники, никаких вспомогательных систем и ничем не задушенная мощь, рвущаяся языками пламени наружу из коротких патрубков выхлопа.
И как все это едет?
А теперь представь себя на месте пилота этого монстра. Я примерно опишу впечатления, которые ты получишь за недолгие 4 секунды, которых хватит с лихвой, чтобы дистанция в 1 000 футов осталась за спиной. Как только загорается зеленый сигнал, а педаль акселератора уходит в пол, в глазах начинает темнеть, потому что 8 000+ лошадиных сил отвешивают тебе прямо в грудь пинок силой до 8G.
Через 3/4 секунды на спидометре уже 100 миль в час, но ты этого не сможешь увидеть. 1,2,3 секунды. 330 миль в час, ускорение продолжается, и всем телом ты ощущаешь перегрузки, знакомые разве что космонавтам.
На дино-стенд для замеров мощности этих монстров никто не загонял, но, судя по некоторым математическим расчетам, отдача TF дрэгстеров достигает 10 000 л.с., а крутящий момент — сокрушительной величины в 16.000 Нм. Впечатляет? Тогда поехали дальше. Мы расскажем несколько фактов об этих ультимативных снарядах, которые просто не укладываются в головах даже подкованных специалистов, потому что это кажется чем-то нереальным в условиях исправно работающих законов физики.
За счет чего все это достигается?!
• Блок двигателя изготавливается из цельного куска кованого алюминия, никакого литья. Охлаждение двигателя осуществляется лишь за счет поступающей топливо-воздушной смеси. Рубашки охлаждения отсутствуют для придания блоку большей прочности в контексте сумасшедших перегрузок, которые он испытывает за недолгий трехминутный цикл работы (прогрев, burnout, непосредственно заезд).
• Выхлопная система выдерживают порядка 50 гонок, что кажется довольно приемлемым результатом, если не задумываться о том, что это всего лишь 3,5 минуты работы двигателя на полном газу. Кроме того, поток выхлопных газов настолько сильный, что будь патрубки направлены к земле, на старте дрэгстер оторвало бы от земли.
• На каждый цилиндр приходится по две свечи зажигания, которые к середине заезда (порядка двух секунд после старта) выходят из строя, и дальнейшее возгорание смеси происходит за счет калильного зажигания (от раскаленных деталей внутри камеры сгорания).
• Архаичный компрессор системы Roots на полностью открытом дросселе генерирует давление в 4,5 бара, при этом двигатель теряет порядка 600-800 л.с. на привод самого компрессора.
• В режиме «педаль в пол» двигатель потребляет в секунду 5-6 литров топлива (смесь нитрометана и метанола в соотношении 9/1). Столько же, для справки, сгорает в секунду в турбинах авиалайнера «Боинг» 747 при взлете. Производительность топливного насоса составляет 22,680 литра час. В течение прогрева, burnout и заезда расходуется порядка 77 литров горючего.
Факты о драгстерах, самых быстрых «автомобилях»
2. Болид Top Fuel Dragster не имеет коробки передач, все управление происходит за счет автоматически настроенного сцепления (сухое пятидисковое).
3. На участке 402 метра (1/4 мили) рекорд прохождения составляет 4.44 секунды и скорость на выходе 533 км/ч.
4. При полностью открытых дроссельных заслонках и максимальных оборотах двигателя, выхлопные газы вырывающиеся вверх по коллекторам, генерируют более 360 килограмм прижимной силы на старте Top Fuel Dragster.
5. Переднее и заднее антикрыло Top Fuel Dragster при движении со скоростью 520 км/ч, что не редкость, обеспечивают колоссальные 5.3 тонн прижимной силы.
6. Мощность двигателя Top Fuel Dragster находится в пределах 8500-10000 лошадиных сил.
7. Крутящий момент двигателя
около 8000 Н/м.
8. Объем двигателя Top Fuel Dragster ограничен 8.2 литрами, степень сжатия 6.5/1
9. Клапана двигателя Top Fuel Dragster изготовляют из сплава титана, головки блока выполнены по схеме два клапана на цилиндр. Диаметр впускных 62.2 мм, выпускных 48.9 мм.
10. Двигатель генерирует 150 децибел звукового давления, на полном газе.
11. На максимальной мощности двигатель Top fuel Dragster потребляет до 5.7 литров топлива в секунду и до 9.7 кг, (9.7 куба) воздуха.
12. Благодаря стехиометрии нитро метана один к 1.7 против один к 14.7 у бензина, в двигателе Top Fuel Dragster нитро метана может сгореть в 8.7 раза больше чем бензина при прочих равных условиях.
13. Двигатель не имеет жидкостного охлаждения, впрочем как и воздушного, а охлаждается лишь поступающей топливовоздушной смесью. Зато блок цилиндров имеет колоссальную прочность благодаря отсутствию рубашек охлаждения. Время непрерывной работы такого двигателя недолго и длиться около трех минут, куда входит прогрев около 80 секунд, прогрев шин и сам старт.
14. После каждого старта, двигатель Top Fuel Dragster должен быть полностью разобран и изучен, а поврежденные или изношенные детали заменены новыми, команда из восьми механиков должна перебрать двигатель за 40 минут.
15. Электроды свечей полностью изнашиваются к середине дистанции после чего наступает калильное зажигание (зажигание топливовоздушной смеси от раскаленных частей в камере сгорания)
16. 44 Амперные катушки системы зажигания Top Fuel Dragsters выдают до 50000 вольт и длину искры до 26 градусов. Каждый из восьми цилиндров имеет по две свечи зажигания, питаемые двумя раздельными системами зажигания. Такое дублирование продиктовано не только желанием получить больше мощности. На полной мощности в цилиндры подается огромное количество топлива и в случае отказа свечи или пропусков зажигания двигатель рисковал бы взорваться из за неизбежного гидроудара.
17. Нагнетатели используют системы Roots или винтовые. Давление наддува 3.8-4.5 бар. (56-66 PSI), иногда доходит до 5 бар (74 PSI)
18. На привод одного только компрессора Top Fuel Dragster при максимальном давлении наддува затрачивается до 900 лошадиных сил.