Зеркало заднего вида и другие изобретения, пришедшие из автогонок

Зеркало заднего вида и другие изобретения, пришедшие из автогонок

В начале века на любые автогонки смотрели, с одной стороны, как на спортивное мероприятие, а с другой — как на обкаточный полигон для технических новинок. Так и знаменитую гонку Indy 500 американский предприниматель Карл Фишер задумывал в первую очередь в качестве испытательной площадки, где можно было бы демонстрировать новые автомобили и идеи, опробовать свежие технические решения, повышающие надежность, скорость и мощность машины.

1. Зеркало заднего вида

В конце мая 1911 года на тренировках перед самой первой гонкой Indy 500 (хотя не первой на трассе в Индианаполисе) гонщик Рэй Харроун появился на очень странном автомобиле. Его Marmon Wasp был… одноместным. До сих пор почти все — за редчайшими исключениями — американские гоночные автомобили предусматривали второе посадочное место: его занимал механик, который мог при необходимости произвести быстрый ремонт прямо на трассе и, что немаловажно, выполнял функцию штурмана, комментируя гонщику ситуацию на трассе.

Автомобиль Харроуна Marmon Wasp за счет компоновки был легче и значительно маневреннее конкурентов. Прочие пилоты стали жаловаться на то, что без механика-штурмана Харроун будет «слеп» и опасен для обгоняющих его машин.

1911. Marmon Wasp Рэя Харроуна. Говорят, что идею зеркала заднего вида Харроун позаимствовал у какого-то извозчика, установившего подобное устройство на свой конный экипаж.

Пилот-конструктор не растерялся и укрепил на капоте прямоугольное зеркало на стальных опорах — и его допустили к старту. Харроун, пусть и не без труда, выиграл ту самую, первую гонку 30 мая 1911 года. Зеркало ему совершенно не помогло, так как страшно тряслось во время заезда — но «тренд» был подхвачен, и уже к 1915 году «зеркалоскоп», как назвали изобретение Харроуна, стал популярным автомобильным аксессуаром. Кстати, с точки зрения аэродинамики Marmon Wasp стал одной из первых попыток снизить лобовое сопротивление.

2. Конструкция шины

На первых порах автомобили ездили на резиново-тканевых шинах. В качестве ткани чаще всего использовалось толстое хлопковое полотно. Это было не слишком удачным решением, поскольку ткань не обеспечивала должной прочности боковин покрышки, а из-за внутреннего трения в шине выделялось слишком много тепла. За пару кругов давление в шине могло подскочить в два раза, а лишний круг мог привести к взрыву покрышки.

К 1920-м годам ситуация поменялась: появились шины, армированные не подложкой с тканевым переплетением, а кордом из отдельных скрученных волокон. Пряди пересекались между собой без соприкосновения: между ними прокладывался еще один слой резины. В результате шина получалась прочнее, эластичнее и, соответственно, нагревалась значительно меньше.

Колесные диски: с гоночной трассы — на дороги общего пользования

В 1925 году компания Firestone продемонстрировала на Indy 500 шину низкого давления. Она обеспечивала большее пятно контакта с дорогой, а значит, и лучшее сцепление. Давление в шине вместо обычных по тем временам 3,5 атм было снижено до двух. В результате автомобили стало меньше трясти на неровностях дороги, они стали более устойчивыми и управляемыми. Скорости резко возросли, так что новые «мягкие» шины быстро завоевали потребительский авторынок.

Широкие низкопрофильные шины, которые сегодня ставят на многие спорткары, тоже родились на гонках (как в Европе, так и в США) в 1960-х годах. Компании Goodyear и Firestone размещали свои мобильные лаборатории непосредственно рядом с гоночной трассой; средние скорости на трассе выросли за несколько лет на 30 км/ч, так что шинникам пришлось делать более узкие и прочные боковины при более широкой беговой дорожке. Вскоре такие пропорции прижились и на серийных машинах.

3. Колесные диски из магниевых сплавов

Во время Второй мировой войны гонщик и инженер Тед Хэлибрэнд работал в компании Douglas Aircraft. Впоследствии он применил свой опыт в сфере автогонок, разработав первые образцы того, что позже станет его брендом: колесные диски из алюминиево-магниевого сплава. Джордж Робсон, победитель Indy500 1946 года, стал «живой рекламой» разработки Хэлибрэнда, и вплоть до 1963 года «магниевые колеса» доминировали практически во всех автомобильных гонках Америки. Магний в сплаве с алюминием и цинком позволил делать прочные и легкие диски, которые на жаргоне автомобилистов получили прозвище mags (от «магний»). Современные диски для низкопрофильной резины по своим формам восходят к оригинальным «Халибрандам». Стоит отметить, что появление «мэгов» в первую очередь было обусловлено очень низким качеством покрытия американских автодромов. В Европе, где уже давно использовались высококачественные бетон и асфальт, прекрасно работали и спицованные колеса.

Переднеприводной болид Blue Crown Specials «засветился» в гонке 1947 года. Дебютант Билл Холланд завоевал на ней поул и лидировал, пока совершенно сознательно не пропустил вперед Мори Роуза, своего напарника по команде, полагая, что тот отстает на круг. В результате Роуз победил, а Холланд пришел вторым. Отыгрался он два года спустя, выиграл Indy 500 1949 года.

4. Облегченные детали двигателя

Покинув фирму, носящую его имя, Луи Шевроле основал новую компанию Frontenac Motor Co. Она специализировалась исключительно на гоночных автомобилях; инженеры Frontenac разработали целое семейство успешных машин, впервые применив в их конструкции алюминиевые блоки цилиндров и другие оригинальные технические решения. Правда, единственной победой Frontenac в Indy 500 стала гонка 1921 года, выигранная Томми Милтоном. Но зато в 1923 году пилотесса Лора Корум пришла пятой на «Форде Т»! Да-да, на той самой «Жестянке Лиззи», но только с облегченной головкой блока цилиндров от Frontenac (справедливости ради заметим, что годом позже Лора совместно с Джо Бойером все-таки выиграла Indy 500). Впоследствии Луи Шевроле и его компаньон Корнелиус Ван Ранст изготовляли изобиловавшие алюминиевыми деталями двигатели Frontenac для весьма серьезных клиентов, например для Stutz.

5. Передний привод

После победы в Indy 500 в 1922 году гонщик Джимми Мерфи заказал себе машину с передним приводом, предположив, что можно выиграть немало времени, проходя повороты с тянущими, а не толкающими колесами. Легендарный конструктор Гарри Миллер выполнил заказ, причем разработанная им схема многие годы пользовалась успехом на многих американских гонках. Поперечно расположенная трансмиссия позволила обойтись без карданного вала и тяжелого заднего дифференциала — в результате машина «полегчала» на 65 кг. Кроме того, водитель теперь мог сидеть практически на днище, что заметно снижало центр масс. Правда, Мерфи погиб в 1924 году, посмертно завоевав титул чемпиона гоночной серии ААА, но так и не дожив до обещанной машины. Уже на Indy 500 1925 года Дэйв Льюис пришел на переднеприводной машине вторым, а в следующем, 1926 году Фрэнк Локхарт знаменитую гонку выиграл. Другие команды и автопроизводители стали копировать эту конфигурацию. В 1929 году на рынке появились две серийные пассажирские машины с передним приводом — Ruxton компании New Era Motors и Cord L-29. С 1980-х годов такая компоновка господствует на рынке легковых автомобилей.


«Старая кирпичница» в цифрах

— Входя в первый поворот после 1014-метровой прямой, автомобили движутся в среднем на скорости 360 км/ч, но водители, как ни странно, не отпускают педаль газа. За счёт трения шин об асфальт скорость сама по себе снижается примерно до 350−355 км/ч.

— В повороте, двигаясь на максимальной скорости, пилот испытывает перегрузку более чем в 3g. Иначе говоря, 75-килограммового пилота вжимает в стенку кокпита с силой порядка двух центнеров.

— Двигатели на машинах серии Indycar выдают около 16000 об/мин, а это серьёзное испытание для моторного масла. Масло, способное выдержать один заезд на Индианаполисе, будет очень неплохо служить на серийных машинах, — говорят пилоты.

— Осенью 1909 года трассу в Индианаполисе замостили кирпичом (потребовалось 3,2 миллиона кирпичей), отсюда и прозвище «Старая кирпичница». В 1961 году трассу заасфальтировали, оставив в качестве памяти кирпичную полоску на линии старта/финиша.

— 90-сантиметровая линия «старт-финиш» называется «кирпичный ярд». Это подлинные кирпичи 1909 года.

— Победитель первой гонки Indy 500 Рэй Харроун получил приз в $14250. Победитель 2010 года Дэн Уэлдон — $2567255. Спустя несколько месяцев, 16 октября 2011 года он разбился насмерть на гонке Indycar в Лас-Вегасе.

— Из приблизительно 400 000 зрителей гонки 257000 сидят на стационарных трибунах, остальные свободно перемещаются по зелёным зонам площадью около 100 га.

— Чтобы накормить такую прорву народу, нужно много еды и напитков. Например, в 2009 году было официально выпито 100000 литров пива и прочих напитков, съедено 4500 кг бургеров и 13 км (именно километров!) сосисок.


6. Компрессор и турбонаддув

Принцип воздушного нагнетателя старше автомобиля по крайней мере на пару веков (вспомним хотя бы подачу воздуха в доменной печи), однако в 1923 году команда Mercedes лишь привезла на Indy 500 машины с подобным устройством. Немецкие гонщики не имели успеха (что во многом было вызвано непривычной для европейцев овальной конфигурацией трассы), однако идея о повышении мощности путем принудительной подачи воздуха в цилиндры вдохновила Фредерика Дюзенберга на разработку роторного нагнетателя. Уже в следующем году Лора Корум и Джо Бойер выиграли гонку на Duesenberg с турбонаддувом, что тут же задало «тренд». Спустя тринадцать лет, в 1937 году, наддув появился и на серийном автомобиле Cord 812.

Тем временем схожая система (турбонаддув, в котором нагнетатель, подающий сжатый воздух в камеру сгорания, приводился в движение не от коленвала, а от турбины, вращаемой отработавшими газами) появилась на кораблях, самолетах и локомотивах. На Indy 500 турбонаддув впервые был использован в 1952 году на машине Cummins Diesel Special. Фред Агабашьян завоевал на ней поул, правда, в гонке турбонаддув стал основной причиной фиаско. Слишком низко расположенный воздухозаборник подхватывал с дороги оставшуюся от шин резиновую пыль, в ходе гонки она забила воздушные каналы, и двигатель перегрелся. В дальнейшем инженеры заметно доработали эту конструкцию. Первые серийные двигатели с турбонаддувом появились уже в 1962 году на Oldsmobile Cutlass Jetfire и на Chevrolet Corvair Monza Spyder.

7. Интеркулер

Еще в середине 1920-х автоконструкторы осознали, что у двигателей с нагнетателями наблюдается неприятный побочный эффект: при сжатии перед подачей в цилиндры воздух существенно нагревается, его плотность заметно падает, что снижает положительный эффект от всей этой затеи. Решением оказался теплообменник (интеркулер), установленный между компрессором и двигателем. Первая такая конструкция, появившаяся то ли в 1926, то ли в 1927 году, была, по слухам, придумана Фрэнком Локхартом, инженером и гонщиком из мастерских Гарри Миллера. Впрочем, идея не получила широкого распространения вплоть до 1970-х, когда интеркулерами оснастили первые модели Porsche Turbo Carrera. Сейчас это устройство серийно ставится на пассажирские машины с компрессором или турбонаддувом.

1952. Дизель с турбонаддувом. Cummins Diesel Special был уникальным автомобилем. Фред Агабашьян поставил на нем местный рекорд скорости (222,11 км/ч), но в гонке все-таки сошел с дистанции, поскольку мусор с трассы забил воздухозаборник.

8. Альтернативные виды топлива

О замене бензину гонщики задумывались задолго до энергетического кризиса. На Indy 500 1927 года пилот Леон Дюрэй (к слову, дважды обладатель поула на «Старой кирпичнице») экспериментировал с метанолом. Годом позже его заправленный метанолом Miller позволил Дюрею поставить рекорд скорости на круге — 199,59 км/ч, павший лишь девять лет спустя. Лишь в 1965 году, через год после страшной аварии, унесшей жизни Эдди Сачса и Дэйва Макдональда, в Indy 500 перешли (правда, лишь временно) на менее летучие спиртовые смеси.

Через отверстие возле правого переднего колеса турбокомпрессор засасывает воздух, после чего подает его в двигатель, таким образом повышая его мощность. Выхлоп производится через трубу с левой стороны машины.

9. Дизели с высокой энергоотдачей

Когда в 1931 году Клесси Лайл Камминс убедил организаторов Indy 500 выпустить на трассу его экспериментальный болид, о дизелях знали только то, что они тяговиты, долговечны и изрыгают черный дым. О скорости применительно к ним никто и не думал. Четырехцилиндровый Cummins, установленный на серийное шасси Duesenberg, не претендовал ни на какие рекорды, однако гонщик Дэйв Эванс умудрился проехать на этой машине всю гонку без единого пит-стопа на одной заправке и занял итоговое 13-е место. Камминс упорно совершенствовал свои дизели и в 1952 году совершил серьезный прорыв. Собственно, это был уже упоминавшийся Cummins Diesel Special c положенным на бок 6,6-литровым турбодизелем от грузовика, на котором Фред Агабашьян взял поул-позицию. А в широкую продажу турбодизели Mercedes и Peugeot поступили только в 1978 году.

1964. Последний взгляд Эдди Сачса не спас даже монокок его Halibrand/Ford: в страшной катастрофе на втором круге гонки он погиб, как и другой пилот — Дэйв Макдональд на Thompson Ford. Это первый случай в истории Indy 500, когда гонку остановили из-за аварии.

10. Наклоны полотна на виражах

В 1911 году большая часть дорог предназначалась для гужевого транспорта и, соответственно, малых скоростей. Именно в Индианаполисе впервые применили наклон полотна на виражах — в среднем он составлял 9°12. Это было заметное подспорье для гонщиков, а заодно и пример для подражания. Например, когда в начале 1920-х группа инженеров проектировала «идеальный участок» Линкольнского шоссе, было решено, что на виражах наклон полотна должен быть примерно таким же, а радиус скругления — не менее 300 м (считалось, что это будет вполне безопасно при езде на скорости около 60 км/ч). В 1930-е годы скорости на трассах заметно выросли, и череда страшных катастроф заставила устроителей расширить повороты «Старой кирпичницы» и перестроить ограждения таким образом, чтобы вылетевшие с трассы машины не могли улететь в толпу. На базе именно тех ограждений разработаны современные нормативные «джерсийские» ограждения, используемые на дорогах общего пользования в США.

11. Ремни безопасности

В первые годы Indy 500 многие пилоты гибли, потому что их попросту выбрасывало из машины. В 1922 году Барни Олдфилд заказал на парашютной фабрике специальные пристежки, став первым гонщиком, который обзавелся ремнями безопасности. Скорость Олдфилд любил: известен случай, когда он разогнался до 60 миль в час на шоссе общего пользования, и тут же остановивший его полицейский возмущенно закричал: «Вы кем себя возомнили, Барни Олдфилдом?» Впрочем, Европа к тому времени знала, что такое ремень безопасности: первые патенты на его применение для автомобилей появились в начале 1900-х годов. Серийно ремни начали ставиться в 1949 году на автомобили Nash, а к 1960-м годам ремень стал обязательным аксессуаром.

1978. Шинная революция. Диагональные шины (слева). Нити корда проходят крест-накрест. В результате мы имеем излишний нагрев шины и более жесткие боковины, что, в свою очередь, деформирует пятно контакта в поворотах. Радиальные шины (справа). Корд (стальной, кевларовый или вискозный) укладывается перпендикулярно осевой линии. В результате шина меньше нагревается, что позволяет варьировать состав резины в более широких рамках, достигая лучшего сцепления.

12. Дисковые тормоза на всех четырех колесах

Еще одним нововведением инженера Гарри Миллера стало применение дисковых тормозов, причем сразу на всех четырех колесах гоночного автомобиля. Впервые эта система появилась в конце 1930-х на его полноприводном Miller Special, а к концу 1940-х дисковые тормоза ставили и на автомобили других производителей. В 1949 году они появились и в серийном производстве — на миниатюрных пассажирских машинках компании Crosley.

13. Твердое дорожное покрытие

Дороги, построенные для гужевого транспорта, не очень-то подходили для гоночных скоростей. Первоначально покрытие трассы в Индианаполисе было битумно-щебеночным: поверх скального основания был положен слой серого гравия, затем толстая прослойка смолы, затем 5 см более мелкого гравия, потом снова битум и, наконец, мостовая из белого камня. Разработчики обещали, что после укатки паровым катком эта конструкция будет более прочной и безопасной, чем любая другая американская дорога. Однако первые же заезды показали, что летящие из-под колес впередиидущего автомобиля осколки мостовой могут исполосовать кожу и лицо, а пыль ослепляет, не позволяя видеть вставшие из-за поломки или аварии машины. Сразу же появилась глубокая колея, также ведущая к авариям. На этом этапе существования трассы погибло пять человек — один гонщик, два механика и два зрителя.

1978. Chaparral 2K. Автомобиль Chaparral 2K дебютировал гонках в 1979 году и 6 раз из 27 заездов приезжал к финишу первым. Самым известным достижением машины стала победа Джонни Рутерфорад в гонке Indy 500 1980 года.

Осенью 1909 года владелец автодрома Карл Фишер и его партнеры перестроили трассу, вымостив ее 3,2 млн кирпичей. Это стало первым примером дорожного покрытия на автодроме. Стоит отметить, что Европа уже в ближайшее десятилетие оставила Америку далеко позади: высококачественного бетона и асфальта, широко использовавшегося на европейских трассах уже в 1930-е годы, в США не видели вплоть до конца 1950-х.

14. Полный привод

Сегодня полный привод используется повсеместно, но впервые он появился именно на автогонках, хотя его главное назначение — преодоление бездорожья — выяснилось опытным путем значительно позже. В 1934 году Фрэнк Бриско на полноприводном Miller лидировал в 69 кругах из 200, а в конце 1930-х — начале 1940-х Миллер сконструировал еще одну серию полноприводных машин — Gulf Special. Они привлекли живое внимание прессы, но дорогу держали ничуть не лучше, чем их собратья с приводом на два колеса, никаких преимуществ в скорости не отмечалось. Это не остановило конструкторов-экспериментаторов: в 1946 году двухдвигательный Fageol Пола Руссо продемонстрировал высокую скорость, однако в гонке попал в аварию на 16-м круге. В 1963 году Бобби Анзер вышел на старт на полноприводном Kurtis команды Энди Гранателли — и вылетел с трассы уже на втором круге гонки.

15. Аэродинамика

Гоночные автомобили всегда рассматривались как экспериментальные установки для решения вопросов аэродинамики. В начале 1970-х конструкторы автомобилей для чемпионата USAC, в зачет которого входила Indy500, действовали с оглядкой на авиацию, применяя антикрылья и «притертую» к дороге аэродинамическую юбку. Разнообразные «китовые хвосты», спойлеры и прочие навороты современного тюнинга — это отголоски гоночных ухищрений (как американских, так и европейских), имеющих целью повысить прижимную силу. Например, в 1971 году пилот, конструктор и владелец команды Дэн Герни добавил простейшую скобку из листового металла к заднему антикрылу и был поражен тем, как радикально она повысила сцепление с дорогой и скорость на поворотах. Сегодня разные вариации на тему «закрылков Герни» можно увидеть на множестве разных пассажирских машин от BMW до Toyota — это едва заметная выштамповка на задней кромке крышки багажника.

Статья «Инди-500: 15 способов изменить мир» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2012).
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.