Czy zastanawialiście się kiedyś co trzeba zrobić żeby trwale zapisać się na kartach historii motoryzacji? Jednym ze sposobów jest pobicie rekordu prędkości na lądzie. Do tego potrzebujemy: umiejętności, sponsora z dużą gotówką, odpowiedniej trasy i oczywiście pojazdu.
Od 120 lat, od kiedy notuje się rekordy, wynalazcy tworzą różne pomysły na pojazdy zdolne pokonywać kolejne bariery i rywali. By stworzyć własny taki pojazd musimy przyjrzeć się temu jak oni próbowali pokonywać kolejne granice i co im w tym pomogło. Co sprawiło, że próba była udana i jaka konstrukcja pojazdu pozwoliła na ustanowienie nowego rekordu. Czy na sukces wpłynął sam napęd, paliwo, aerodynamika czy inne czynniki. Tych jest wiele a ich liczba zwiększa się wraz z kolejnym odnotowanym rekordem. Im szybciej, tym jest większa liczba potencjalnych „pułapek” czyhających na sukces próby i bezpieczeństwo kierowcy.
To zestawienie zawiera 10 pomysłów konstrukcyjnych, które znajdziemy analizując kolejne pojazdy rekordowe. Zaczynamy?
1. … a może elektryczny napęd?
„Niezadowolona” zadowoliła się prądem i dzięki temu przekroczyła 100 km/h. Pojazd Jenatzego napędzał silnik elektryczny a zapas prądu wystarczył na całą próbę i jeszcze kilka kilometrów. Niby niewiele, ale moment obrotowy gwarantował solidne przyspieszenie, którego nie mógł dać żaden ówczesny silnik o napędzie „wybuchowym”. Niestety waga pojazdu elektrycznego zdolnego do bicia dzisiejszych rekordów prędkości byłaby duża – zespół napędowy o mocy przynajmniej kilkunastu megawatów i ogniwa o pojemności megawatogodziny to przynajmniej kilka ton. Musimy pobić barierę dźwięku a napęd z Tesli nam w tym nie pomoże.
„Nigdy niezadowolona” i jej kierowca
Źródło: All Car Index
2. … a może kilka wielkich silników spalinowych?
Historia zna podobne przypadki. Rekordowy „White Triplex” miał 3 silniki lotnicze o mocy około 500 KM … każdy. Moc około 1500 KM uzyskana z pojemności 81 dm3 i ukryta w 36 cylindrach (!) była dostępna jedynie dla przemysłu lotniczego, choć i to wymagało użycia kilku silników. Tymczasem „Triplex” miał je wykorzystać na lądzie. Miał konstrukcję typową dla pojazdów z początku lat 20-tych co oznaczało, że miał ramę, na niej trzy silniki – dwa z tyłu i jeden z przodu a na środku znalazło się miejsce dla odważnego kierowcy (czytaj: samobójcy). Pojazd o masie ciężarówki i aerodynamice stodoły osiągnął imponujące 334 km/h.
„White Triplex”
Źródło: The Old Car
3. … a może więcej kół?
Więcej niż 4? Po co? Nawet rekordowy Mercedes T80, który miał dać nazistom hegemonię na rekordy, miał 3 osie. Wszystko dla lepszej trakcji. Idea była słuszna, ale więcej kół to większy opór i większa masa (w tym przypadku 2,7 tony). Lotniczy silnik o pojemności … 44,5 dm3 i mocy 3500 KM był tak duży i ciężki (807 kg w stanie „suchym”), że konieczne było odpowiednie nadwozie. Wielki streamliner z miniaturowymi skrzydłami rekordu żadnego nie pobił a nawet jeżeli podjęto by się próby to zapewne nie osiągnąłby więcej niż 500 km/h. Wtedy nie było opon dostosowanych do takich prędkości a sam projekt był „pobożnym życzeniem” a nie realnym i sprawnym pojazdem.
Podwozie i silnik Mercedesa T80
Źródło: Motor1
4. … a może coś małego i lekkiego?
Rekordowe pojazdy zwykle są ciężkie, dzięki czemu są stabilne podczas próby. Nawet przedwojenne konstrukcje osiągające około 250-300 km/h ważyły około 3 tony. Późniejsze były cięższe – napęd odrzutowy podnosił ich wagę do 8-9 ton. Na chwilę obecną nie ma źródła napędu, które zagwarantowałoby osiągi powyżej prędkości dźwięku i ważyło mniej niż tonę. Nawet miniaturowy rektor atomowy wymaga specjalnych osłon i chłodzenia. Jedyną szansą może być napęd rakietowy, ale ten ma wiele wad i nie jest bezpieczny. Ochrona kierowcy wymaga zastosowania odpowiednich wzmocnień co również podnosi masę pojazdu. Lekki i mały pojazd pobije wszelkie rekordy, ale równie dobrze może pozostać niebezpiecznym bublem.
„Rekordowa” Honda CRX
Źródło: Super Street
5. … a może bez kierowcy?
Autonomiczny pojazd rekordowy ma wiele zalet. Ogranicza ryzyko kierowcy, ale zwiększa dla gapiów, gdyż taki pojazd może wymknąć się spod kontroli. W tym przypadku konstrukcja będzie nieco lżejsza od tradycyjnej, ale dodatkowa elektronika będzie potrzebowała więcej prądu i miejsca wewnątrz pojazdu. W praktyce oznacza to zastosowanie na tyle „mądrej” sztucznej inteligencji, że ta będzie w stanie oszacować ryzyko i przerwać próbę, gdy tylko odczyty będą sugerowały potencjalne niebezpieczeństwo. Czy elektronika jest w stanie to zapewnić? Jest, co potwierdzają komputery używane w lotnictwie wojskowym.
Pojazd rekordowy przyszłości?
Źródło: 24.hu
6. … a może „super paliwo”?
Pierwsze benzynowe pojazdy rekordowe napędzane były benzyną o niskiej liczbie oktanów. Od lat 30-tych powszechne było użycie mieszanki alkoholi, które dawały gigantyczny wzrost mocy w stosunku do benzyny słabej jakości. W/w Mercedes T80 mógł być napędzany mieszanką acetonu, nitrobenzenu i paliwa lotniczego. Ta mieszanka miała wystrzelić T80 do 750 km/h. Taki „koktajl” niestety nie jest bezpieczny i nawet najmniejszy wyciek oznacza wybuch. Dowodem tego są próby paliwa pokazane na kronikach dokumentujących „sukcesy” nazistowskich technologii – przykładem są pierwsze pociski balistyczne, które często swój „żywot” kończyły na stanowisku do ich wystrzeliwania.
Opel RAK – 2 w napędem rakietowym
Źródło: YouTube
7. … a może rozbudować istniejący pojazd?
Ciekawa propozycja. Z pewnością ogranicza to koszty, ale nie wiemy, czy będzie skuteczne. Przykładem tego był słynny „Bluebird”, który przeszedł wiele modyfikacji. Nie, nie ten powojenny a pierwszy, który na przełomie lat 20 i 30-tych poprawił kilkanaście wyników, w tym własne. Rozwojowa konstrukcja „Niebieskiego Ptaka” pozwoliła na to, że pomiędzy pierwszymi wynikami z 1927 roku a ostatnimi z 1935 roku granica prędkości na lądzie przesunęła się o prawie 200 km/h. Przekraczanie nowych granic wiązało się z zastosowaniem nowego silnika, zmian w zawieszeniu i zastosowaniu lepszego chłodzenia. Każda nowa próba wiązała się z zastosowaniem zupełnie nowego nadwozia.
Ostatnia „ewolucja” Blue Birda z 1935 roku
Źródło: Gina Campbell
8. … a może bez hamulców?
… ale jak to, bez hamulców? Hamulce generują tarcie a zatem ciepło, którego nadmiar może prowadzić do katastrofy. Czym hamować? Spadochronami. Co prawda układ hamulcowy powinien być zachowany, ale powinien wyhamować pojazd z prędkości rzędu 250-300 km/h. Opracowanie układu, który będzie skuteczny przy prędkości ponaddźwiękowej jest kosztowne. Jest możliwe, ale oznacza to ogromne koszty i trudności w projektowaniu. Znacznie łatwiej opracować mniejszy układ dostosowany do racjonalnych prędkości oraz zastosować lotniczy pakiet spadochronowy. Taki zestaw miały konstrukcje z lat 60-tych wyposażone w napęd odrzutowy.
Spadochrony hamujące
Źródło: Red Bull
9. … a może bez napędu?
Rozwiązaniem jest katapulta. Wynalazek znany od wieków. W przypadku bicia rekordów na lądzie można zastosować rozwiązanie znane z … lotniskowców. Odpowiednio zmodyfikowana katapulta z łatwością rozpędzić pojazd do każdej prędkości. Niestety, w tym przypadku przeciążenia podczas startu mogą być zabójcze. Przyspieszenia rzędu sekundy do 300-400 km/h generują ogromne przeciążenia a przecież należy pamiętać, że prędkość pojazdu wzrośnie szybciej po czym będzie gwałtownie maleć. Szanse na przeżycie w takich warunkach są niewielkie, odniesienie obrażeń – niemal pewne. Próby z użyciem katapulty jeszcze nie odnotowano, ale pomysł „jakiś” jest.
Samolot bezzałogowy wystrzeliwany z katapulty na lotniskowcu
Źródło: TVN24
10. … a może bez karoserii?
Tak się nie da. Karoseria to konieczność. Im bardziej opływowa, tym mniejszy opór powietrza. Im lżejsza, tym mniejsza masa całego pojazdu. Karoseria pojazdu rekordowego nie może być wykonana z materiałów łatwopalnych i odkształcalnych tak, aby pojazd nie zmieniał swojego kształtu. W praktyce oznacza to zastosowanie włókna szklanego lub węglowego. Stal jest zbyt ciężka, aluminium zbyt podatne na odkształcenia, tworzywa sztuczne są podatne na zmiany temperatury. Dlaczego Trabant nie stanowił bazy do pojazdu rekordowego? Właśnie dlatego, że plastik nie jest bezpieczny. Przypomnijmy, że fragmenty pierwszych pojazdów rekordowych powstały z drewna.
Elektryczny streamliner Bluebird EV-5
Źródło: zimbio.com
… a może … na pewno.
Istnieje jeszcze wiele patentów na rekord prędkości. Jedni chcą pokonać barierę dźwięku jednośladem, inni szukają możliwości w napędzie antygrawitacyjnym, część środowiska rekordzistów uważa, że lepszą nawierzchnię do bicia rekordów stanowi … woda. Wspólnym mianownikiem tych konstrukcji jest zawsze:
- mocny napęd;
- koła o dużej średnicy;
- centralne umieszczenie silnika (zawsze pomiędzy osiami, czy tuż za przednią lub tuż przed tylną);
- możliwie najlepsza aerodynamika;
- stabilne prowadzenie;
- lekkie, trwałe poszycie karoserii;
- dobry kierowca.
Andy Green – najszybszy człowiek na lądzie
Źródło: imagesmy.com
Jakie były najczęstsze wady pojazdów rekordowych? Historia zna wiele „wpadek”, które zakończyły się katastrofami. Najczęściej były spowodowane przez:
-
złe rozmieszczenie kół – rozmieszczenie kół na płycie podłogowej ma znaczenie dla stabilności pojazdu. Zaleca się żeby rozstaw osi był możliwie największy. Zwisy nadwozia ogranicza się do minimum tak, aby pojazd nie miał niewykorzystanej przestrzeni wewnątrz karoserii;
-
przekombinowany układ paliwowy – co jest ważne w przypadku silników tłokowych. Konstrukcje powstałe dla prób prędkości często dysponowały kilkoma pompami paliwa i dziesiątkami metrów przewodów pochodzących z modeli seryjnych. Te często pękały pod nadmiernym obciążeniem;
-
zbyt lekką karoserię – w historii prób kilka z nich zakończyło się tragicznie przez cienką i klejoną karoserię, która przy prędkościach 500-600 km/h odrywała się od struktury nośnej. Przez to pojazd tracił stabilność i ulegał wypadkowi;
-
złe rozmieszczenie masy – nawet najlepszym konstruktorom zdarzają się „wpadki” z rozmieszczeniem masy (np. Chevrolet Corvair czy Jeep Renegade). W przypadku pojazdu rekordowego ma to większe znaczenie, gdyż wpływa na prowadzenie pojazdu;
-
brak widoczności – choć próba odbywa się wzdłuż linii prostej to jednak należy zaprojektować pojazd tak, aby zapewnić kierowcy widoczność przynajmniej w zakresie 180 stopni. Część pojazdów, szczególnie te z lat 20 i 30-tych zupełnie była pozbawiona widoczności do przodu co skutkowało wypadkami podczas przygotowań do próby.
Protheus CN-7 tuż po wypadku
Źródło: gregwaping.com
Na koniec … o kierowcach.
Kierowcami pojazdów rekordowych byli:
- w pierwszych latach dziejów motoryzacji – bogaci „szaleńcy”, którzy mieli odwagę;
- do lat 60-tych XX wieku – kierowcy wyścigowi lub sami konstruktorzy;
- od końca lat 60-tych – piloci wojskowi lub sami konstruktorzy.
Od początku ery rekordowych pojazdów odrzutowych największa liczba prób i rekordów należy do pilotów myśliwców. Są oni odpowiednio przeszkoleni – odporni na przeciążenia i zapoznani z techniką silników odrzutowych przez co zatrudnienie takiego „kierowcy” jest oczywiste i wiąże się z niewielkim ryzykiem. Jeżeli chcemy sami podjąć się prowadzenia takiego pojazdu, wówczas musimy przejść serię wielu badań oraz szkoleń. Szansa, że je zaliczymy jest porównywalna z … wygraną „piątki” w Lotto. Zatem … jest szansa, ale znikoma.
„Jeantaud” – pierwszy pojazd rekordowy i hrabia Gaston de Chasseloup-Laubat
Źródło: moto.pl
Podsumowanie, czyli co musimy wiedzieć aby sami stworzyć rekordowy pojazd?
Trzeba albo mieć zespół i du(uuu)że pieniądze, albo swoją wiedzę i nieco mniejsze środki. Konieczna jest wiedza z dziedziny fizyki i mechaniki. Konieczne jest również myślenie zadaniowe i umiejętność analizy ryzyka. Wiedza historyczna to podstawa całego zadania. Umiejętna analiza historii pojazdów rekordowych oraz ich metod i technik konstrukcyjnych pozwala na uniknięcie wielu błędów. Błędy zdarzają się, ale w tym przypadku mogą mieć tragiczny finał o czym przekonali się już pierwsi kierowcy wyczynowi prawie 120 lat temu.
Nowoczesny pojazd rekordowy może być tworzony w oparciu o najnowocześniejsze materiały, może być bezpieczny a nawet … ekologiczny. Może być również bezzałogową maszyną, która będzie zaawansowanym komputerem wyposażonym w tysiące czujników. Najważniejsze żeby była stabilna w prowadzeniu i aerodynamiczna do tego stopnia żeby nic nie spowodowało nagłej zmiany kierunku. Sam pojazd to tak naprawdę dopiero połowa drogi do sukcesu. Potrzebne jest również zapewnienie ratunku na „wszelki wypadek”, którego ryzyko jest duże.
Dzisiejsze przepisy dotyczące organizowania bicia rekordów prędkości nakładają na ryzykantów konieczność zaopatrzenia pojazdów w system gaśniczy i wewnętrzne orurowanie chroniące miejsce kierowcy. Śmiałek powinien posiadać również odpowiedni kombinezon odporny na działanie wysokiej temperatury oraz kask. Próba odbywa się zawsze w asyście służb medycznych oraz strażaków. O tym ostatnim nie należy zapominać, gdy chcemy stać się rekordzistami. Ci, którzy o tym zapomnieli zapłacili za to najwyższą cenę.