Внешний каркас безопасности автомобиля

Каркас безопасности в автомобиле: Какие? Зачем? Для чего?

Каркас безопасности — пространственная конструкция, предназначенная для предотвращения серьезной деформации кузова в случае столкновения или переворота автомобиля

Изначально каркасы безопасности применялись в раллийных гонках, но позже их применение стало обязательным и в других дисциплинах. Он делается только из круглых труб, т.к. скругленные бока менее травмоопасны.

Каркас бывает разборным (сборным) и не разборным (вваренным):

Сборно-разборные каркасы — это чаще всего клетка безопасности в салоне, закрепленная к боковой стойке, порогу-полу. Все трубы соединены между собой болтами, именно поэтому в любой момент можно выкрутить болты и разобрать всю конструкцию. Так же его называют болтовой каркас безопасности.

Сваренный (вваренный) каркас — обычно сложный по конструкции, связанный с силовой структурой автомобильного кузова, применяется при серьезном индивидуальном тюнинге. Установка каркаса безопасности в данном случае сложная и кропотливая работа. Необходимо разобрать весь салон до металла, проделать технические отверстия в разных частях кузова для установки труб, соединить их между собой и все это дело сварить.

Если к бутафорному (сборному) каркасу предъявлять какие-то особенные требования бессмысленно, т.к. конструкция не дает максимальной жесткости, то к спортивным, гоночным определены жесткие требования по форме, размерам, применяемым материалам и установке.

Каркасы жесткости существуют для двух или четырехдверных кузовов (двухдверные кузова и каркасы априори жестче). Также стоит отметить, что при установке большинства сложных каркасов машина превращается из 4-5 местной в двухместную.

Поскольку задние сиденья отдают для переплетения и крепления труб. Исходя из размера труб их установки, каркас создает определенные трудности с обзорностью. К ним зачастую крепят четырех или пятиточечные ремни безопасности. Если Вы решитесь установить в свой автомобиль каркас безопасности (и многоточечные ремни), пройти техосмотр в России на такой машине будет весьма затруднительно – для этого нужно получить сертификат НАМИ. Да и эксплуатация по городу машин с каркасами по суди дела запрещена. В законах прописано, что управлять транспортным средством с каркасом можно только в шлеме и тут же подвох, что в шлеме ездить по городу запрещено. Идиотека и дурдом одним словом.

Материалом для изготовления каркасов являются холоднотянутые стальные трубы (по ГОСТ’у 8734-58 диаметром 38 мм и толщиной стенки 2.8 мм для автомобилей массой до 1200кг), в редких случаях — алюминий. На практике трубы для каркаса безопасности используют следующие: 45х2,5; 40х2,0 см.

В среднем каркас безопасности весит около 40 кг, более увесистая конструкция зависит от сложности. Часто трубы каркаса безопасности окрашивают в яркие цвета. Поверх труб на некоторые участки наносят защиту: обшивают элементы каркаса поролоном (толщина 3-5 мм) или вспененной изоляцией. Все это делается, с одной стороны, для эстетики, а с другой — в целях безопасности при посадке в автомобиль.

Понравилась статья?

Ставь лайк и подписывайся на канал !

Так ты будешь получать больше интересной и полезной информации.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5a8ac62177d0e645af4f1715/karkas-bezopasnosti-v-avtomobile-kakie-zachem-dlia-chego-5b17ca4d20ea2b3957c3cc4f

Каркас безопасности для спортивного автомобиля

К нам часто обращаются с вопросами «как построить каркас безопасности?» и «из чего изготовить каркас безопасности?». К сожалению, в одной статье полностью этот вопрос раскрыть невозможно, т.к. существует большое количество практических нюансов, описания которых хватит на довольно толстую книгу. Поэтому мы остановимся лишь на основных моментах, которые позволят Вам с самого начала двигаться в правильном направлении и не совершить фатальных ошибок на старте. Зная основные принципы постройки каркасов безопасности, Вам останется лишь аккуратно воплотить задуманную конструкцию в жизнь.

Зачем нужен каркас безопасности?

Основное назначение этой конструкции – предотвращать серьезные деформации кузова автомобиля при перевороте или столкновении и тем самым сохранять Вам жизнь и здоровье. Каркас безопасности – это пространственная конструкция, жестко связанная с силовыми элементами кузова, и ее задача – сохранять жизненное пространство внутри даже при самой жесткой аварии, чтобы деформирующиеся детали кузова не нанесли вам увечий.

Существует две разновидности таких конструкций – сборно-разборная (или болтовой каркас) и цельносварная. Болтовой каркас безопасности можно установить, не внося серьезных изменений в салон автомобиля. Наиболее продуманные конструкции позволяют даже сохранить неприкосновенным салонный пластик.

Что бы ни рассказывали Вам маркетологи и продавцы подобных конструкций, болтовой каркас из-за обилия разъемных соединений не обладает достаточной жесткостью, чтобы полноценно защитить пассажиров автомобиля. Поэтому такая конструкция не может использоваться в автомобилях, предназначенных для спортивных соревнований. Она может служить скорее элементом дизайна авто, пусть и несколько увеличивающим жесткость кузова.

Для практического применения представляют интерес исключительно сварные каркасы безопасности. Их установка требует полной разборки салона и вмешательства в конструкцию кузова автомобиля. К сварным каркасам предъявляются жесткие требования, отклонение от которых приведет к тому, что автомобиль не будет допущен к выходу на трассу.

Из чего изготавливаются каркасы безопасности?

Требования и описание конструкции каркасов безопасности спортивных автомобилей приведены в ст.253 часть 8 Приложения «J» к Международному Спортивному Кодексу ФИА (МСК ФИА). Правила использования каркасов безопасности и основные конструкции каркасов описаны в Приложении №14 к КиТТ РАФ. Рекомендуем начать изучение конструкций с Приложения №14, а за подробными разъяснениями обращаться к Приложению «J».

Элементы каркасов безопасности условно можно разделить на основные и вспомогательные. Основные элементы (на схеме ниже выделены серым цветом) создают «фундамент» защитной клетки, который дополнительно усиливается вспомогательными элементами. Вспомогательные элементы (на схеме – белые) изготавливаются из более тонкой трубы, что позволяет снизить общую массу конструкции без ущерба для защитных свойств.

Все элементы выполняются из круглой стальной холоднокатаной бесшовной трубы. Материал трубы Ст20. Основные элементы каркаса безопасности выполняются из трубы 50 х 2мм ИЛИ 45 х 2.5мм. Вспомогательные элементы из трубы 40 х 2мм ИЛИ 38 х 2.5мм.

Диаметр применяемых труб и масса каркаса безопасности

Средняя масса готового каркаса безопасности составляет 40-50 кг. По понятным причинам эту массу хотелось бы уменьшить. Применяемая для основных деталей труба 50 х 2мм легче, чем 45 х 2.5 на 10%. Применяемая для вспомогательных деталей труба 40 х 2мм легче трубы 38 х 2.5 на 15%. При этом масса основных деталей каркаса в среднем составляет не более 40% от общей массы готовой конструкции, а на вспомогательные детали приходится оставшиеся 60%.

Логика подсказывает, что если использовать более легкие трубы, то это положительно скажется на массе конструкции. Возьмем за точку отсчета массу каркаса безопасности 50кг и будем считать, что он выполнен из более тяжелых труб (45 х 2.5мм и 38 х 2.5мм). Переход на более легкие трубы позволит сэкономить примерно 2 кг на основных деталях (50кг * 0.4 * 0.1 = 2 кг) и приблизительно 4.5 кг на вспомогательных деталях (50кг * 0.6 * 0.15 = 4.5 кг).

Таким образом общая экономия массы по оптимистическим оценкам составит примерно 6.5кг (2 кг + 4.5кг = 6.5кг), что является довольно скромным результатом в масштабах автомобиля.

В реальной ситуации выигрыш будет еще меньше. В большинстве случаев масса каркаса безопасности все же ниже 50кг, и кроме деталей из труб в конструкции присутствуют всевозможные накладки, косынки и усиления, чья масса останется неизменной. Это позволяет нам утверждать, что размер применяемых при постройке каркаса безопасности трубы не оказывает значительного влияния на его массу. Поэтому не имеет большого значения, какие именно из труб, указанных в Приложении «J», использовать.

Используйте те трубы, которые проще купить в Вашем регионе, и которые Вы можете согнуть с помощью доступного Вам инструмента. Гораздо важнее сама конструкция каркаса, т.к. количество использованного материала и число элементов конструкции влияет на массу сильнее.

Конструктивные требования

Каждая деталь каркаса безопасности должна быть выполнена из единого куска трубы без сочленений. Поверхность трубы должна быть ровной гладкой, без складок и трещин. Это значит, что «морщины» и «гофра» на внутренней стороне изгибов труб недопустимы.

Все сварные швы должны иметь самое высокое возможное качество с полным проваром. Предпочтительно применять электродуговую сварка в среде защитного газа. Сварной шов должен полностью опоясывать периметр трубы. Хотя хороший внешний вид сварного шва не обязательно гарантирует его качество, плохо выглядящие сварные швы никогда не являются признаком качественного изготовления – такой каркас безопасности будет забракован.

Трубы должны быть согнуты «на холодную», т.е. без применения нагрева. Радиус гиба по осевой линии должен составлять не менее трех диаметров трубы. Обратите внимание не «равен трем диаметрам трубы», а «не менее трех диаметров» – т.е. «три или более трех».

При гибке трубы ее сечение часто принимает овальную форму. Приложение «J» к МСК ФАИ допускает овальность, при которой отношение минимального к максимальному диаметру составляет 0.9 или более. Проще говоря, нужно измерить трубу в месте перегиба в самом узком и самом широком месте и поделить первое значение на второе. Если получится число меньше 0.9, такой гиб будет забракован.

Гибка элементов каркаса

При изготовлении каркасов безопасности наибольшую сложность представляет гибка труб. Широко распространенные арбалетные трубогибы не подходят для данной задачи, т.к. они портят трубы и попросту не удобны в работе с крупными деталями. Самой большой проблемой таких трубогибов является овальность труб после гибки, которая выходит за рамки требований Приложения «J» (см. «правило 0.9» в части, описывающей конструктивные требования). Причины, по которым это происходит, подробно описаны в статье «Почему арбалетный трубогиб ломает трубы?».

Избежать вредных деформаций и добиться хорошего результата можно, если использовать технологию гибки труб методом намотки на оснастку. Подобная технология применяется в нашем ручном трубогибе BigBender Mk3 и гидравлическом трубогибе Mk2. Данные трубогибы работают с трубами диаметром до 45мм включительно, что делает их незаменимыми при постройке каркасов безопасности спортивных автомобилей, рам багги, элементов подвески и силового обвеса внедорожников.

Как было замечено ранее, размер применяемых труб из числа разрешенных в Приложении «J» не оказывает значительного влияния на массу готового каркаса безопасности, поэтому верхний предел производительности трубогибов BigBender в 45мм не является проблемой. Данные станки аккуратно и точно гнут трубу 45 х 2.5, обеспечивая итоговую овальность в регламентированных Приложением «J» пределах. Аналогично дело обстоит и с трубами 40 х 2мм и 38 х 2.5мм.

Сварка элементов каркаса

При сварке элементов каркаса безопасности предпочтительнее использовать сварку в среде защитных газов – MIG или TIG («полуавтомат» или «аргон»). Приложение «J» не запрещает использовать сварку MMA (электродами), однако из-за специфики конструкции каркаса с помощью этой технологии довольно сложно получить качественные швы, если квалификация сварщика недостаточно высока. Поэтому высок риск что готовый каркас, сваренный таким образом, не получит одобрения.

При подготовке деталей каркаса безопасности к сварке особое внимание следует уделять подгонке элементов. Важно обеспечить равномерное прилегание деталей друг к другу во всему периметру соединения и минимальные зазоры. Это избавит Вас от возникновения излишних напряжений в конструкции, обеспечит высокое качество швов и должную прочность каркасу.

Для подготовки торцов труб к сварке рекомендуем использовать торцеватель – устройство для резки в трубах седловин с помощью биметаллических коронок. Эти приспособления позволяют «запиливать» концы труб под нужным Вам углом, а получающийся в результате вырез имеет форму, идеально совпадающую с привариваемой трубой.

Данное устройство в качестве режущего инструмента использует стандартные биметаллические коронки и приводится в действие электродрелью, в патрон которой зажимается приводной вал торцевателя. Торцеватель может быть зажат в тиски или установлен на собственной стойке. Используя данный инструмент, Вы многократно сокращаете время на подгонку элементов каркаса друг к другу и обеспечиваете очень точное прилегание деталей, благодаря чему сварной шов получается более аккуратным и прочным.

Заключение

Постройка каркаса безопасности – не ядерная физика, но в то же время дело ответственное, т.к. от его конструкции зависит жизнь и здоровье экипажа спортивного автомобиля. Правильный подбор материалов и инструмента поможет Вам сэкономить большое количество сил и времени при постройке и послужит гарантией того, что готовый каркас успешно пройдет техкомиссию, а автомобиль, на котором он установлен, будет допущен к соревнованиям.

Источник статьи: http://www.bigbender.ru/karkas-bezopasnosti-dlya-sportivnogo-avtomobilya/

Сам установил каркас безопасности и влетел на штраф

Автомашины для спортивных заездов перед эксплуатацией подвергаются серьезному изменению конструкции. Из салонного пространства убирают все, что не нужно, даже обивку. Также, ставят противопожарные устройства, другие сиденья и каркас безопасности. Последний способен принять на себя огромные нагрузки во время соревнований спорткаров. Он способен спасти штурмана и пилота при ДТП.

Порой во время гонок авто может врезаться на большой скорости, перевернуться и остаться исправным. Пилот и штурман сами выходят из авто и ожидают помощь, чтобы вернуться к заезду. Можно ли простое авто защитить таким же способом, если поставить спортивный каркас безопасности?

Каркас, как в спортивном авто

Конструкцию кузова легковой машины можно поделить на три части. Впереди и позади — эти зоны сминаются. Они способны гасить удар при аварии, а в центре располагается — жесткий кокон, который защищает автомобилиста и людей в авто от ударов снаружи. Согласно настоящим нормам безопасности кузовная геометрия должна сохраниться при ударах на скорости не более 65 км/ч. На такой скорости и проводят crash-тест. Но, если скорость выше, то кузов не сможет гасить энергию. По этой причине в спортивные авто для гонок ставят добавочный каркас безопасности.

Каркас безопасности — конструкция, которая нужна, чтобы предотвратить существенное деформирование кузова или переворот машины. Есть много крупных организаций, которые выпускают каркасы безопасности. Распорки устанавливают в салон.

Чтобы соблюсти спортивные стандарты безопасности вместе с каркасом нужно установить специальные кресла с 5-точечными ремнями безопасности, которые должны накрепко зафиксировать человека и не позволять никаких отклонений тела даже на пару сантиметров. Лишь такой каркас может быть максимально эффективным.

Изменение конструкции автомобиля

Настоящее законодательство РФ не воспрещает ставить в свое авто спортивный каркас и специализированные сиденья с 5-точечными ремнями безопасности. Однако, для этого в ДПС придется пройти непростую процедуру регистрирования изменений в конструкцию авто.

Нужно написать заявление в Госавтоинспекцию, а еще обратиться в лабораторию для инструментального исследования. Если заключение будет положительным, то можно ехать в ДПС.

При этом понадобится:

— заявление об изменении конструкции кузова;

— ксерокопии всех документов на авто;

— ксерокопия сертификата о производителе каркаса;

— заключение о работах из автомастерской и описанием изменений, которые будут внесены;

— заключение из лаборатории о том, что работы могут быть проведены.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/carmotive/sam-ustanovil-karkas-bezopasnosti-i-vletel-na-shtraf-5fa570458eb5b23a30374a1c