Гравиті-рейсерлер: моторсыз көліктер, қарқынмен төмен құлау арқылы жарысады. Төбеден түсетін көліктердің құрылысы, қауіпсіздігі және жарыс түрлері туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қозғалтқышсыз жарыс көлігі – бұл беткейден гравитация күшімен төмен қарай қозғалатын, уақытқа немесе қарсыласқа қарсы жарысатын көлік. Көліктерді гравитация күші итереді.
Motorless racing vehicle which is propelled by gravity down a slope
A gravity racer or soapbox is a motorless vehicle which is raced on a downhill road either against the clock or against another competitor. The vehicles are propelled by gravity.
Құрылыс
Типтік гравитациялық жарыс арбасы әдетте болаттан жасалады және 4 дөңгелегі бар, олар бекітілген артқы ось ретінде орналастырылған, ал алдыңғы бағаналы ось әдетте өте қарапайым бір орталық тіреуге ие. Артында орындық орналастырылған, және ол түпнұсқа сабын қорабындағыдай жабық болуы мүмкін. Күрделі конструкцияларда толық жабық корпус қолданылуы мүмкін. Қолданылатын дөңгелектердің түрлері әртүрлі, оларды оңай алуға болады – нәрестелерге арналған коляскалардың, тасымалдағыштардың, арбалардың және қолданыстан шығарылған велосипедтердің дөңгелектері жиі қолданылады. Дайын дөңгелектерді аппараттық тауарларды жеткізушілерден де сатып алуға болады. Бағыттау әдетте бағытталатын бағананың ұштарына қосылған арқан арқылы жүзеге асырылады (содан кейін ол пайдалы қолмен тарту құралы ретінде де қолданылуы мүмкін). Басқарудың күрделі әдістері де кездеседі. Тежегіштер де жиі қолданылады, және көптеген сабын қорабы жарыстары оларды міндетті етеді. Көбінесе ереже бойынша бір дөңгелекке қысым жасайтын рычагпен басқарылатын қарапайым үйкеліс тежегіші жеткілікті. Гравитациялық жарыс арбалары қозғалтқышсыз болады, оларды ерікті көмекшілер итеріп жібереді немесе қолайлы еңістен төмен жібереді. Жарыстар әдетте төмен қарай өтеді, ал ең тиімді және шеберлікпен басқарылатын арба жеңіске жетеді – гравитация бәріне бірдей әсер етеді. Гравитациялық жарыс арбалары балалар үшін тамаша құрылыс жобалары болып табылады, олар үшін инжинирингтің интуитивті сезімі және бірнеше негізгі құрылыс дағдылары ғана қажет. Алдын ала дайындалған жиынтықтар да бар, бірақ көптеген адамдар үшін бұл жаттығудың мақсатын жояды. Жақында гравитациялық жарыстарға қатысатын, озық арбалар пайда бола бастады. Бұл жарыстарда бәсекелесуге арналған арбалар кейде көміртек талшығынан жасалады және монокок дизайнына ие, бірақ көбінесе дәстүрлі шасси немесе кеңістіктік конструкция қолданылады, корпусы фанера, толқынды пластик немесе ұқсас материалдардан жасалған. Мұндай арбалардың мысалдары – Lotus 119c және Formula Gravity VXR Nimbus. Австралияда билли арбалар тіпті 21-ғасырда да дәстүрлі немесе қарапайым сипаттамаларға сәйкес келеді, көбінесе жасөспірімдер оларды ересектердің көмегімен табылған немесе арзан материалдардан бейресми түрде құрастырады және қауіпсіздік құралдарысыз пайдаланады. Алайда, көлік құралын жасау формальды түрде ұйымдастырылған жағдайда да, мысалы, жыл сайынғы Блэктаун және аудандық "Cub Scout Billy Cart Derby" жарысы үшін автомобиль әлі де қасақана салыстырмалы түрде қарапайым дизайнға ие, бірақ қауіпсіздік ескеріледі. Индонезияда арбаларды "гокар" деп те атайды. Олар түрлі аймақтарда қоғамдық шара ретінде жарысады. Арбаның пішіні австралиялық арбаларға ұқсас. Алайда, дөңгелектер көбінесе мотоцикл дөңгелектерінің подшипниктерінен жасалады. Бразилияда гравитациялық жарыс арбаларын "carrinhos de rolimã" деп атайды. Дәстүрлі дизайн өте минималистік, ашық тақта тәрізді корпусқа және дөңгелектерге жалаңаш шарлы подшипниктерден (шиналау рұқсат етілмейді), әдетте автомеханиктерден алынған бөлшектерден жасалады.
A typical gravity racer cart is usually made of steel, and has 4 wheels, arranged as a fixed rear axle, and a steerable front beam axle usually with a very simple single central pivot. A seat is arranged at the back, and perhaps the seat area is enclosed, as in the original soap box design. More sophisticated designs might employ a fully enclosed body. The types of wheels employed vary according to what can be obtained easily wheels from baby carriages, pushchairs, prams, and discarded bicycles being common. Ready made wheels are also available from hardware suppliers. Steering is typically actuated using a rope connected to the ends of the steerable beam (which can then double as a useful manual pulling device). More sophisticated steering methods are sometimes seen. Brakes are also commonly used, and most soap box cart racing contests require these. Often a simple friction brake operated by a lever which bears on one of the tyres is all that is required under the rules. Gravity racer carts are unpowered, and are either pushed by willing helpers, or are run down a suitable slope. Races will usually take place downhill and the most efficient and skillfully driven cart will win gravity applying equally to all. Gravity racer carts also make great construction projects for children, requiring only an intuitive sense of engineering, and a few basic construction skills. There are also pre designed kits available, though for many this defeats the purpose of the exercise. Recently, more advanced gravity racers are beginning to emerge. These, intended for competition in the major soapbox races, are sometimes made of carbon fibre and feature a monocoque design, although most use a more traditional chassis or spaceframe design with bodywork made from materials such as plywood, corrugated plastic or similar. Examples of such soapboxes include the Lotus 119c and the Formula Gravity VXR Nimbus. In Australia billy carts tend to conform, even in the 21st century, to a more traditional or rudimentary specification often being constructed informally by juveniles from found or inexpensive materials with minimal adult input and used without safety equipment. However even when construction of vehicles is more formally organised, such as for the annual Blacktown and District Cub Scout Billy Cart Derby at Rooty Hill, NSW the vehicle is still constructed to a deliberately relatively unsophisticated design, although safety is a consideration. In Indonesia, billy carts are also known as 'gokar'. They are raced in different regions as a community social activity. The form of the cart is similar to the Australian one. However, the wheels are often motor cycle wheel bearings. In Brazil, gravity racers are known as "carrinhos de rolimã." Traditional designs are very minimalistic, with an open board like body and wheels made up of naked ball bearings (no tyres allowed), usually discarded parts obtained from auto mechanics.
Гравитациялық жарыстар тарихы
Алғашқы рет 1904 жылы Германияның Франкфурт қаласына жақын жердегі Оберурсель (Таунус) қаласында гравитациялық жарыс өтті. Ол Гордон Беннет кубогы және Кайзерпрайс жарысы сияқты ірі автоспорттық шаралардан шабыт алды. 1933 жылы Dayton Daily News газетінің фотографы Майрон Скотт Дейтон, Огайо, АҚШ-тағы өзінің туған жеріндегі балалардың жасаған көліктерімен жарысқа түскенін жариялады және бұл идея оған қатты ұнады, сондықтан ол осы шараға құқықтарды алды; ұлттық деңгейдегі Сабын қорап дербисі осы идеяның нәтижесі болды. 1934 жылы Скотт АҚШ-тың елу қаласын сабын қораптарынан жасалған көліктермен жарыс өткізуге және әрқайсысынан чемпионды Дейтонға, кейіннен Акронда өткізілетін ірі жарысқа жіберуге көндірді. Кейін Скотт Chevrolet компаниясында жұмыс істеді. Ұлыбританияда гравитациялық жарыстар дербилері соңғы кезде танымал бола бастады, олар Red Bull Soapbox Race және 2000-2004 жылдар аралығында Гудвуд жылдамдық фестивалінде өткен ірі шаралар арқылы көпшілік назарына түсті. Қазір көптеген кішкентай төбелі аймақтар өз жарыстарын ұйымдастырады, мысалы, Шотландиядағы Catterline Cartie Challenge және Линкольнширдегі Belchford Downhill Challenge, және қазір Ұлыбританияда бірнеше ондаған белгілі жарыс бар. Жыл сайынғы Сабын қорап дербиі 2004 жылдан бері Шропшир/Херефордшир шекарасындағы Ричардс Касл қаласында шілде айының ортасында өтіп келеді. Жергілікті жарыстардан басқа, Cairngorm Soapbox Extreme (2009-2012 жылдары Cairn Gorm тауында өткізілген) және Worlaby Downhill Challenge сияқты күрделі бәсекелестерді тартатын бірнеше жарыс бар. Мұндай жарыстарда жылдамдық көбінесе жергілікті жарыстарға қарағанда жоғары болады. 2011 жылы Cairngorm Soapbox Extreme жарысына қатысқан гравитациялық жарыскерлер 70 миль/сағат жылдамдыққа жетті.
The first recorded gravity race took place in 1904 in Oberursel (Taunus) near Frankfurt, Germany. It was inspired by major motor sports events like the Gordon Bennett Cup and the Kaiserpreis race. In 1933, Dayton Daily News newspaper photographer Myron Scott of Dayton, Ohio, United States had covered a race of boy built cars in his home community and was so taken with the idea that he acquired rights to the event; the national scale Soap Box Derby grew out of this idea. In 1934, Scott had managed to persuade fifty cities across the US to hold soap box car races and send a champion each to Dayton for a major race, later held in Akron. Scott later went on to work for Chevrolet. In the UK, gravity racer derbies have recently become more popular, brought to the masses by large events such as the Red Bull Soapbox Race and that held between 2000 and 2004 at the Goodwood Festival of Speed. Now, many small hilly communities organize their own races, such as the Catterline Cartie Challenge in Scotland and the Belchford Downhill Challenge in Lincolnshire, and there are now several dozen known races across the UK. An annual Soap Box Derby has taken place in mid July at Richard's Castle on the Shropshire/Herefordshire border since 2004. In addition to the local community races, there are a small number of races which attract more serious competitors, such as Cairngorm Soapbox Extreme (held at Cairn Gorm from 2009 to 2012) and the Worlaby Downhill Challenge. These races tend to produce higher speeds than the community races. Gravity racers taking part in Cairngorm Soapbox Extreme in 2011 reached speeds of 70 mph.
Физикаға қатысты ойлар
Гравитациялық жарысқа қатысатын көлік өзінің энергиясын тек гравитация күшінен алады (егер бастапқы итеруге рұқсат етілмесе), бұл жарыс машинасының дизайны мен трассасының кез келген комбинациясы үшін шамамен бірдей. Дегенмен, нәтижеге түрлі кедергілердің жиынтық әсері, сондай-ақ дөңгелектердің инерция моменті, және әрине, жүргізушінің оңтайлы бағытты таңдаудағы шеберлігі әсер етуі мүмкін. Кедергілер аэродинамикалық кедергіге және дөңгелеу кедергісіне бөлінеді. Соңғысын дөңгелек подшипниктеріне, шиналардың өлшемдері мен қысымына, сонымен қатар тежегіштерге (паразиттік тежегіш кедергісін болдырмау үшін) ұқыпты назар аудару арқылы азайтуға болады. Жоғары шина қысымы және тар шиналар әдетте шинаның жолмен жанасу кедергісін төмендетеді, бірақ көбінесе жабысу қабілетінен айырылуы мүмкін. Үлкен дөңгелектердің дөңгелеу кедергісі кішкентай дөңгелектерге қарағанда төмен, ал дөңгелеу кедергісі жалпы салмаққа пропорционалды. Рұқсат етілсе, үш дөңгелекті конструкция төрт дөңгелекті конструкцияға қарағанда 25%-ға айналу инерциясы аз болады, егер басқа факторлар бірдей болса. Аэродинамикалық кедергіні кедергі коэффициентін төмендететін толық жабық корпус дизайны арқылы азайтуға болады, бірақ бұл, әсіресе әуесқойлар үшін жетістікке жеткізуге қиын нәрсе болуы мүмкін, сонымен қатар аэродинамикалық кедергінің толығымен болдырмауы мүмкін емес. Сондықтан, ауыр көлік бірдей кедергі коэффициентіне ие жеңіл көлікке қарағанда жақсы нәтиже көрсетеді – оның шекті жылдамдығы жоғары болады. Осы себепті, көптеген бақыланатын жарыстарда салмақ кластары белгіленеді. Гравитация күшінен туындаған потенциалдық энергияның бір бөлігі айналатын дөңгелектердің кинетикалық энергиясына айналуы керек болғандықтан, жеңіл дөңгелектері бар көлік ауыр дөңгелектері бар көлікке қарағанда жылдамданады. Егер жарыс пандусқа шығудан басталатын болса, артқы жағы ауыр машинаның соңғы жылдамдығын арттыруы мүмкін, өйткені көліктің ауырлық орталығының тиімді биіктігі көтеріледі.
A gravity racer obtains its energy solely from the force of gravity (assuming no starting push is permitted), which is effectively equal for any combination of racer design and course. However, performance can be greatly affected by the combined effects of various forms of drag and also the moment of inertia of the wheels, and also of course by the skill of the driver in choosing optimal lines. Drag breaks down into aerodynamic drag and rolling resistance. The latter can be minimised by careful attention to the wheel bearings, tyre sizes and pressures, and brakes (to avoid parasitic brake drag). High tyre pressures and narrower tyres will typically lower the tyre contact rolling resistance, usually at the expense of grip. Larger wheels have lower rolling resistance than small ones, and rolling resistance is also proportional to overall weight. If permitted, a 3 wheeler design will have 25% less rotational inertia than a 4 wheeler, all else being equal. Aerodynamic drag can be minimised by designing a fully enclosed body that reduces the drag coefficient, but given that this can be a highly technical thing to achieve especially for the amateur builder, and given that some aerodynamic drag is inevitable, a heavier cart will always do better than a lighter one with the same drag coefficient its terminal velocity will be higher. For this reason there are usually class weight limits in most controlled forms of the sport. Since some of the potential energy due to gravity must be converted to the kinetic energy of the rotating wheels, a vehicle with lighter wheels will accelerate faster than one with heavier wheels. If a race is started on some form of ramp, having a tail heavy car can also improve final acceleration, as the effective height of the centre of gravity of the vehicle is raised.