Кіріспе

Қозғалтқышсыз жарыс көлігі – бұл беткейден гравитация күшімен төмен қарай қозғалатын, уақытқа немесе қарсыласқа қарсы жарысатын көлік. Көліктерді гравитация күші итереді.

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.

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.

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.