Суперлегкий трехколесный карт.

[kichiro-sora.livejournal.com]

Я счас работаю над небольшим проджектом для своих малолетних детей. Нужна помощь коллективного разума в некоторых вопросах. Подумал что это сообщество - самое то будет.

Двумя годами раньше от нечего делать я придумал и построил Spyder 250 - двухместный электрический родстер для дочки которой было 2.5 и годовалого сына. Два лыжных сезона эта машинка изпользовалась очень активно для катания по нашей (частной) улице. Но дети оказывается растут, и дочка перестает вмещатся. Поэтому я задумал новый, кардинально другой проджект, в котором хочу исправить недостатки Спайдера. А именно
- Невозможность настройки сиденья/педалей по мере роста детей
- Супер тяжелый вес фанерной конструкции
- Одно ведущее колесо (при двух жестко закрпеленных и больших задних колесах машина не поворачивает)
- непортабельность.


Задумал я одноместный суперлегкий карт. Рама из алюминиевых профильных балок T-Slot и композитного листа с поперечными ребрами жесткости. Колеса - стандартные колеса от американских картов 5х5х10" (25 см диаметр). Четвертое колесо - убрать вообще. Электрика - такие же как и в Спайдере - 24v и мотор 250w. Размеры выбраны так, чтобы карт более менее вмещался в багажник большинства машин (со снятым сиденьем)

Oсновная цель - суперлегкий вес, настраивоемост сидений и педалей, и управляемость как у настоящего гоночного карта. Скорость для 5ти летнего ребенка - мне большая не нужна - теперешняя машинка ограничена 16км/час. Этот карт - может 20

Настраиваемость всего будет обеспечивается тем что в балке T-Slot есть прорези, куда в любом месте можно крепить что угодно - мотор( и регулировать натяжение цепи), батареи, сиденье, педали. Критика дизайна приветсвуется. Вопросы после картинок.

Оранжевые - батареи, зеленый мотор, с другой стороны - дисковый тормоз. Сиденье - глубокое, от карта (не заморачивался его моделировать точно)


Длинна - 40"/1016мм




Дно - композитный лист/сэндвич: карбон сверху(для красоты)+стекловокно+2мм утолщитель+ребра жесткости+стекловолкно
Основных вопроса - в данный момент - два.

1) Мотор. Для спайдера который с двумя детьми весит 150 а то и больше кг - я использую мотор от китайского скутера 24v/250w вот отсюда http://www.electricscooterparts.com/motors24volt.html. Он греется порядочно, но работает без проблем уже два года. Имеет ли смысл ставить более мощный мотор с теми же оборотами? Если карт с водителем будет весить килограмм 50?

2) Дизайн рулевого механизма и особенно SPINDLE на котором колесо поворачивается (как его по русски?). Такто это все у карта просто как 3 копейки.


Но мне не к чему приварить этот кронштейн. Да и хотел бы обойтись как можно более легкими и простыми деталями. Поэтому я обдумываю всякие варианты от супер простого - гнутая сталь кряпящаяся напрямую к композитному листу (см рисунок) до чегото более сложного, както крепящегося и к алюминиевой балке.


Тут для меня много неизвестных - для такой легкой и нескоростной машины - нужно ли мне две точки крепления как у стандартного карта? Или достаточно одной? Какие материалы и их толщина? Предлогаю пофантазировать на бумаге и выставить свои варианты. Этот вопрос действительно к инженерам (который я нифига не). Вид карта спереди

Comments

[revered-.livejournal.com]

Угу... обращаем внимание на конструкцию подвески передних колёс ;) Там сложная многорычажка - да она будет противостоять опрокидыванию.
Касаемо вашей конструкции... не думали сделать управляемым заднее колесо а передние закрепить жёстко придав им небольшой развал? Манёвренность такой схемы будет выше.

[kichiro-sora.livejournal.com]

Радикальненько. Тогда придется мотор вперед тащить. И опять возникает проблем дифференциала .Если оба колеса жестко закрепить на оси - управляемость фиговая получается на цепких шинах.

[revered-.livejournal.com]

Мотор с редуктором можно и сзади оставить, врядли они очень тяжёлые - разместить всё на единой поворотной базе. требует нетривиального технического решения, но можно придумать. Сейчас к сожелению не времени - если интересно могу вечером модельку прикинуть.
Второй момент - только обратил внимание. Если хотите чтобы аппарат с трёхколёсной схемой был устойчивым, нужно сделать базу длиннее чем ширина колеи передних колёс, пока на схемке оно у вас почти квадратное.
А касаемо передних поворотных колёс... я б сварил легкий подрамник который крепится к основной раме и на него вешаются колёса с механизмом поворота.
кстати вопрос а как вы будете тормоза реализовывать?

[kichiro-sora.livejournal.com]

Не сзади я мотор размещать всетаки не буду. Будет стандартно управление стандартного карта.

А с каких пор устойчивость гоночной машины возрастает при уменьшении ширины?

[revered-.livejournal.com]

ну тогда самый лучший вариант всё же лёгкий сварной подрамник на который всё навешиваться будет.

Речь не об уменьшении ширины а об увеличении базы. И машина наша трёхколёсная не забываем, у неё сзади одна точка опоры. Касаемо же соотношения ширины/базы есть некие пропорции оптимальные. посомтрите на болиды формулы 1 или любые спортивные машины - они имеют вытянутую базу и низкий центр тяжести. Близкие по квадрату соотношения встречались на машинах типа раллийных Лянчий - но они были ОЧЕНЬ требовательны к водителю ибо широкая короткобазная машина весьма коварна при маневрировании. тем более у вас задний привод там исходно избыточная поворачиваемость.

[kichiro-sora.livejournal.com]

Ну у формулы 1 немножко другие реалии все таки. Те кто не ограничен правилами и умудряется вместить все что надо в минимум длинны - очень даже строит квадратные машины! :

http://www.dpcars.net/

[revered-.livejournal.com]

Примеры привёденный вами - у ни хвсё же не 1:1 соотношение и плюс сложная многорычажная подвеска, позволяющая как-то держать сцепление. Вы понимаете что, да, короткобазный аппарат позволяет совершать более резкие манёвры под бОльшими углами, он более манёвренный, проблема в том что импульс никуда не девается и при рулении таким аппаратом возникает очень большая поперечная нагрузка, стремящаяся его опрокинуть. то есть говоря по-простому: мы ехали прямо. резко поменяли направление движения (а короткобазка будет рулиться очень остро) но импульс нашего прямолинейного движения никуда не делся пока что и он будет опрокидывать нас на бок. Если вы ездили на карте то наверное замечали что в резких поворотах у него начинает подпрыгивать зад - это как раз следствие данного явления. короткобазный трёхколёсник будет менее устойчив в этой ситуации. Тут всё просто - у нас имеется определённый крутящий момент, стремящийся перевернуть наш аппарат на бок. Для аппарата с 4 точками опоры он будет закручен условно вокруг оси проходящей через внешние (относительно поворота) колёса, для трёхколёсного эта же ось будет бедром образуемого точками опоры треугольника. И фокус в том что его результирующий вектор будет расположен ближе к центру масс аппарата как ни крути. а чем ближе тем меньше плечо и как следсвие меньшее усилие нужно чтобы перевернуть аппарат. Нюанс в том что при соотношении базы 1:1 этот вектор будет направлен самым оптимальным образом для того чтобы перевернуть аппарат под углом 45 к оси машины и направлен в ту сторону где никаких опор нет.
Сумбурно написал.. не уверен что понятно %)

[kichiro-sora.livejournal.com]

Я понимаю что опрокидыватся нам не нужно, оттого и стараюсь центр тяжести сделать максимально низким. Увеличивать общую длинну не могу - есть критерий влазиния в багажник джипа (поперек). Переднюю ось можно чуток вперед подвинуть. Правда там бампер близко

В резких поворотах у карта начинает прыгать зад потому что у него нет дифференциала, колеса жестко сцеплены , а шины цепкие. Они идут по разным радиусам и одной из них нужно проскользнуть. А цепкие шины скользить не хотят. От этого же и управление очень тяжелое. Поэтому я и убрал 4е колесо чтоб решить все эти проблемы разом.

Вот есть видео чувака гоняющего на подобной компоновке с гораздо более высоким центром тяжести на гораздо более высокой скорости

[revered-.livejournal.com]

Отсутствие диффа это часть эффекта только. более сильный унос бОльшей массы всё же не отменяется.

Видео ОЧЕНЬ показательное.
прошу обратить внимание на:
1) конструкцию крепления и поворота колёс с очень большим углом кастора - для улучшения устойчивости в поворотах.
2) соотношение длины базы и ширины колеи. Оно близко как раз к классическому 1,6
3) при всём этом - поведение аппарата в поворотах: очень неустойчивое, пилоту приходится чуть не к земле наклонятся в сторону поворота чтобы сохранить устойчивость, и то это не всегда удаётся
4) ну и плюс склонность к потере сцепления единственным ведущим колесом и как следствие стремление к заносу.

касаемо влезания в багажник джипа.... вот считайте длина у вас есть, оптимальная колея будет где-то 0,625 этой длины. так длина где-то 1300-1400 думаю влезет и ширина колеи при этом порядка 830мм

[trash-labs.livejournal.com]

Сдвинешь переднюю ось вперед, устойчивость упадет. Рисуешь треугольник, между точками опор(там где колеса касаются земли). И смотря сверху старашься чтоб центр тяжести был как можно дальше от сторон треугольника.

Но если ось сдвинуть назад, то управляемость снизится на прямых. Но для детской машины мне кажется это фигня. Не будут уж они гонять так сильно. Но я б все равно дугу безопасности какую-нить примастрячил.

[kichiro-sora.livejournal.com]

Дуга безопасности удвоит вес и машина опят в багажник не влезет. Большие скорости и гонки с соперниками все равно не планируются