Теория и практика велокарта

Покататься на карте мечтают многие читатели. Но замечали ли вы, как эти машины дымят и шумят! Думаем, сегодня, когда человечество все шире включается в борьбу за чистоту окружающей среды, настало время и нам поразмышлять о бесшумном, экологически чистом карте. Например, с мускульным приводом. Если кто решит, что такая машина потеряет в скорости, то это не так. Ведь это только со стороны кажется, что скорость у карта очень большая. В среднем — около 50 км в час. А на поворотах и того меньше — 30. А уже построены веломобили, развивающие скорость до 100 км в час, так что можно ожидать, что велокарт моторному в скорости не уступит. А какое широкое поле для творчества открывается перед нами!

Международная ассоциация по развитию средств передвижения, использующих мускульную силу человека, не налагает никаких ограничений на их конструкцию. Правда, если мы с вами говорим о спортивной машине, то ряд условий должен быть выполнен, чтобы соревнующиеся были более-менее в одинаковых условиях.

Велокарт может иметь 3 колеса: два спереди и одно сзади, или наоборот. А может иметь и все четыре. Варианты таких машин показаны на рисунках 1-4.

Не допускается лишь использование «велосипедной» схемы: переднее и заднее колеса в одной плоскости.

Для безопасности просвет между креслом гонщика и поверхностью дороги должен быть не менее 100 мм.

Поскольку мощность, развиваемая человеком, ограничивается прежде всего количеством кислорода, переносимого потоком крови к мускулатуре, нет смысла накладывать ограничения на тип привода. Это могут быть обычные педали и цепи велосипедного типа или система шатунов. Нет полной ясности в том, какие группы мышц выгоднее привлекать к работе, и здесь перед вами простор для творчества, работать могут руки, ноги, брюшной пресс.

Какую же мощность следует ожидать от водителя велокарта? Применительно к взрослому человеку ответ может дать верхний график. Карт для обычной езды не пригоден, поэтому сразу же отбросим движение в туристском режиме. Видно, что в гонках продолжительностью до 1 часа средняя мощность нормально развитого взрослого человека близка к 200 Вт, а у спортсмена — до 300-400 Вт. У детей и подростков она, конечно, меньше. И может показаться, что подросток будет проигрывать взрослому в скорости. Однако это не так, если исходить из законов биомеханики. Ведь для достижения максимальной скорости важно иметь максимальную мощность на единицу массы экипажа и на единицу площади его поперечного сечения.

Теперь посмотрим, чем определяется максимальная скорость велокарта и какой его схеме следует отдавать предпочтение.

Любой экипаж достигает максимальной скорости тогда, когда мощность двигателя становится равна мощности затрачиваемой на преодоление сил сопротивления.

Сопротивление движения экипажа складывается из трех факторов. Первый — это потери на трение в передачах. С ними мы умеем достаточно хорошо бороться: КПД передачи велосипеда достигает 97%.

Второй фактор — трение качения колес. Оно уменьшается с ростом их диаметра и давления воздуха, закачанного в камеры. Мощность, затраченная на преодоление сил трения качения, пропорциональна скорости и массе экипажа.

Третий фактор — аэродинамическое сопротивление. Мощность, затрачиваемая на его преодоление, пропорциональна кубу скорости. Поэтому особенно мешает оно на больших скоростях. Для борьбы с аэродинамическим сопротивлением обычно уменьшают поперечное (миделевое) сечение экипажа и придают ему обтекаемую форму.

На графике теоретически возможных скоростей можно оценить максимально достижимую скорость для различных типов карта, его поперечного сечения и мощности, развиваемой водителем. График показывает, что применение обтекателей по схеме 1 и 2 становится выгодным лишь при мощности водителя, превышающей 220 ватт. При малых мощностях идет борьба между уменьшением сопротивления за счет улучшения аэродинамики и ростом сопротивления трения, связанное с весом самого обтекателя, особенно такого, как в схеме 1. Значит, существует оптимальное соотношение между ними.

На протяжении всей истории велосипедного спорта предпринимались попытки уменьшить аэродинамическое сопротивление колес. Последнее достижение — дисковые колеса, на которых в январе 1984 года был установлен мировой рекорд скорости,

А теперь несколько советов по постройке.

Если вы для своей машины возьмете колеса со спицами, то лучше разместить их в обтекателе или включить в общий обтекатель велокарта.

Открытый каркас велокарта выполнен из труб. Трубы из сплавов на алюминиевой основе имеют не только круглое сечение, но и каплевидное (ГОСТ 18475-73), с меньшим аэродинамическим сопротивлением. Лучше найти последние.

Управление велокарта может быть автомобильной схемы: рулевая колонка и руль, управляемый руками, или самолетной: управление педалями йог.

Все преимущества велокарта могут быть сведены на нет, если его трансмиссия будет без изменения перенесена с велосипеда для взрослых.

Слов нет, КПД ее очень высок, но высоким он остается лишь при передаче высоких мощностей.

Для детей и подростков нужны передачи с более узкими цепями, мелкозубыми звездочками и иными передаточными числами.

Отметим в заключение, что велокарт — дело очень интересное, сулящее не только решение экологических проблем картингового спорта, но и очень серьезные спортивные достижения. Есть смысл им заняться!

автор: И. КРОТОВ