Ашық дөңгелекті автомобильдер тарихы және түрлері

Кіріспе

Автомобильдің түрі

Ашық дөңгелекті автомобиль – дөңгелектері автомобильдің негізгі корпусының сыртында орналасқан, әдетте бір орындық болатын автомобиль. Ашық дөңгелекті автомобильдер дөңгелектері кузовтың астында немесе крылоларының ішінде орналасқан жол автомобильдерінен, спорттық автомобильдерден, жарыс автомобильдерінен және саяхаттық автомобильдерден ерекшеленеді. Ашық дөңгелекті автомобильдер жол жарыстары мен овалды трассаларда жарысу үшін жасалады. Ariel Atom сияқты жалпы қолданыстағы жолдарда жүруге рұқсаты бар (заңды) ашық дөңгелекті автомобильдер сирек кездеседі, себебі оларды күнделікті пайдалану үшін ыңғайлы емес.

Тарих

Американдық жарыс жүргізушісі және конструкторы Рей Харрун жеңіл, бір орындық, ашық дөңгелекті "монопосто" жарыс машинасының тұжырымдамасының алғашқы дамушысы болды. Автомобиль өнеркәсібінде механик болып жұмыс істегеннен кейін, Харрун 1906 жылы кәсіби жарыстарға қатыса бастады және 1910 жылы AAA Ұлттық чемпионатында жеңіске жетті. Кейіннен ол Marmon Motor Car Company компаниясына бас инженер ретінде жұмысқа алынды, оған алғашқы Индианаполис 500 жарысына қатысуға арналған жарыс көлігін жасау міндеті жүктелді, ол осы жарысты жеңіп алды. Ол революциялық концепцияны жасады, ол бір орындық (яғни монопосто) жарыс машинасының дизайнының бастауы және атасы болды. Харрун 1911 жылы Индианаполис 500 жарысында жеңіске жеткенімен, айна идеясын 1904 жылы атпен жүргізілетін көлікте ұқсас мақсатта қолданылған айнаны көргеннен кейін алғанын мәлімдеді. Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін көшеде жүретін автомобильдердің дөңгелектері көліктің негізгі бөлігінен шығып тұратын, бірақ олар көлік корпусын және басқа көліктерді су мен саз шашырауынан қорғау үшін көбінесе сазға қарсы қалқандармен жабылған болатын. Бір бөліктен жасалған автомобильдердің пайда болуымен, ішкі кеңістікті барынша арттыру, аэродинамиканы жақсарту және сол дәуірдегі авиациялық стильдік бағыттардың ықпалымен, 1950 жылдардың соңына қарай жаңа тіркелген автомобильдердің көпшілігінде дөңгелектері автомобильдің негізгі бөлігінің астында орналасқан болатын. Осылайша, ашық дөңгелекті дизайн жарыс машиналарынмен байланысты болды. Формула-1 машиналары чемпионат тарихының барлық кезеңінде ашық дөңгелекті дизайнды дерлік толығымен қолданды. Соңғы ерекшелік – 1954-1955 жылдардағы Mercedes Benz W196 жарыс машинасының "Monza body" нұсқасы, ол дөңгелектерін аэродинамикалық себептермен корпуспен жапқан. Қазіргі Формула-1 ережелері ашық дөңгелекті конфигурацияны міндеттейді.

Дизайн

Әдеттегі ашық дөңгелекті автомобильдердің пилот кабинасы минималды, жүргізушінің денесін қоршауға ғана жеткілікті, ал басы ауада қалады. Whelen Modified Tour және басқа да қысқа трассалы модификацияланған серияларда жүргізушінің басы автомобильдің ішінде болады. Қазіргі заманғы автомобильдерде қозғалтқыш көбінесе жүргізушінің артында орналасқан және артқы дөңгелектерді жетектейді; бірақ, Whelen Modified Tour сияқты асфальт трассаларындағы автомобильдерде қозғалтқыш жүргізушінің алдында орналасқан. Сынып ережелеріне байланысты, көптеген ашық дөңгелекті автомобильдердің алдыңғы және артқы жағында қанаттары болады, сондай-ақ автомобильді жолға басып тұратын қосымша аэродинамикалық күшті қамтамасыз ететін өте төмен және дерлік тегіс астық табаны болады. Көптеген жарыс автомобильдері аэродинамикалық күш тудырса, ашық дөңгелекті жарыс автомобильдерінің (әсіресе Формула 1 және IndyCar) жоғарғы санаттары массасына шаққандағы аэродинамикалық күш жағынан басқа жарыс санаттарынан әлдеқайда жоғары, бұл салыстырмалы трассаларда бұрылыстарды жылдам өтуге мүмкіндік береді. Дегенмен, бұл әрқашан солай бола бермейді; Формула Форд немесе Формула Vee сияқты даму немесе әуесқойлар санаттарындағы кейбір ашық дөңгелекті санаттар қанаттарды немесе жер әсерінің аэродинамикасын пайдалануға рұқсат етпейді. Сингапур Гран-присі, Монако Гран-присі (Формула 1 санкциясымен) және Лонг-Бич Гран-присі (IndyCar санкциясымен) сияқты ірі жарыстар уақытша көше трассаларында өткізіледі. Алайда, көптеген ашық дөңгелекті жарыстар арнайы жол трассаларында өтеді, мысалы, АҚШ-тағы Уоткинс Глен, Германиядағы Нюрбургринг, Бельгиядағы Спа Франкоршамп және Ұлыбританиядағы Сильверстоун. АҚШ-та жоғары деңгейдегі ашық дөңгелекті жарыстардың кейбіреулері қысқа және суперспидвей трассаларындағы сопақшаларда өткізіледі, мұнда жылдамдық пен төзімділік жол және көше трассаларындағы жарыстарға қажетті маневрлеуге қарағанда маңыздырақ. Whelen Modified Tour – NASCAR ұсынған жалғыз ашық дөңгелекті жарыс автомобильдері сериясы. Бұл серия NASCAR-дың АҚШ-тағы ең танымал трассаларының көпшілігінде жарысады. Басқа асфальт модификацияланған сериялар АҚШ және Канададағы қысқа трассаларда жарысады, мысалы, Нью-Йорктегі Вайоминг округінің халықаралық жылдамдық трассасында. Әлемдегі ең көп көрерменге толы сопақша жарыс – Индиана штатының Индианаполис 500 (Инди 500) Speedway, Индианада, IndyCar санкциялаған; Америка Құрама Штаттарында ашық дөңгелекті автомобильдерді IndyCars деп атау жиі кездеседі, өйткені олардың танымал сыртқы түрі және Indy 500-дегі кең танымалдылығы бар. Жабық дөңгелекті жарыс машиналарымен салыстырғанда, ашық дөңгелекті автомобильдер жүргізушіге дөңгелектердің жағдайы айқын көрінетіндіктен, жарыс трассасында алдыңғы дөңгелектерді дәлірек орналастыруға мүмкіндік береді. Бұл бұрылыстар мен озу кезінде автомобильдердің әлеуетін толыққанды пайдалануға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ашық дөңгелекті автомобильдер көлік құралдарының соқтығысуына төзімділігі төмен, бұл көбінесе автомобильдің зақымдануына және жарыстан шығуына әкеледі, ал NASCAR сияқты жабық дөңгелекті жарыстарда белгілі бір деңгейде соқтығысу күтіледі. Ашық дөңгелекті жүргізушілер соқтығысудан аулақ болу үшін өте ұқыпты болуы керек. Ережелер ашық дөңгелекті автомобильдердің салмағын спорттық, туристік және акционерлік автомобильдер сияқты көшеде жүруге жарамды автомобильдерге қарағанда әлдеқайда төмен ұстауға мүмкіндік береді. Мысалы, Формула 1 машинасының салмағы кем дегенде ; NASCAR үшін ең төменгі салмақ .

A typical open wheeler has a minimal cockpit, sufficient only to enclose the driver's body, with the head exposed to the air. In the Whelen Modified Tour and other short track modified series, the driver's head is contained in the car. In modern cars, the engine is often located directly behind the driver and drives the rear wheels; except in asphalt modified cars, such as the Whelen Modified Tour, where the engine is in front of the driver. Depending on the rules of the class, many types of open wheelers have wings at the front and rear of the vehicle, as well as a very low and virtually flat undertray that helps achieve additional aerodynamic downforce pushing the car onto the road. While many other categories of racing cars produce downforce, the top categories of open wheel racing cars (particularly Formula One and IndyCar) produce far more downforce relative to their mass than any other racing category, allowing much higher corner speeds on comparable tracks. However, this is not always the case; some open wheel categories raced primarily as development or amateur categories, such as Formula Ford or Formula Vee, do not permit the use of wings or ground effect aerodynamics. Some major races, such as the Singapore Grand Prix, Monaco Grand Prix (sanctioned by Formula One) and the Long Beach Grand Prix (sanctioned by IndyCar), are held on temporary street circuits. However, most open wheel races are on dedicated road courses, such as Watkins Glen in the US, Nürburgring in Germany, Spa Francorchamps in Belgium and Silverstone in Great Britain. In the United States, some top level open wheel events are held on ovals, of both short track and superspeedway variety, with emphasis more on speed and endurance than the maneuverability required for road and street course events. The Whelen Modified Tour is the only opened wheeled race car series endorsed by NASCAR. This series races on most of NASCAR's most famous tracks in the United States. Other asphalt modified series race on short tracks in the United States and Canada, such as Wyoming County International Speedway in New York. The best attended oval race in the world is the annual Indianapolis 500 (Indy 500) in Speedway, Indiana, sanctioned by IndyCar; in the United States it is quite common to refer to open wheel cars as IndyCars, because of their recognizable appearance and widespread popularity across America at the Indy 500. Compared to covered wheel race cars, open wheeled cars allow more precise placement of the front wheels on the race course, as the tires are clearly visible to the driver. This allows the maximum potential of the cars to be achieved during cornering and passing. Furthermore, open wheeled cars are less tolerant of vehicle to vehicle contact, which usually results in vehicle damage and retiring, whereas some level of contact is expected in covered wheel racing, as for example in NASCAR. Open wheeled drivers must be extremely precise to avoid contact. Regulations tend to permit much lower open wheel car weights than in categories that more closely resemble street legal vehicles, such as sports, touring, and stock cars. For instance, a Formula One car must weigh at least ; the minimum weight for NASCAR is .

Жүргізу

Ашық дөңгелекті жарыстар әлемдегі ең жылдам жарыстардың бірі болып табылады. Формула-1 машиналарының жылдамдығы сағатына 300 км-ден асып кетеді. BMW Williams F1 командасының пилоты Антонио Пиццония 2004 жылғы Италия Гран-приінде Монца ұлттық автодромында сағатына 360 км/сағ (102 м/с) ең жоғары жылдамдықты тіркеді. 2006 жылы V10 эрасы аяқталғаннан бері, мұндай жоғары жылдамдықтар қайталанбады, кейінгі көліктер шамамен сағатына 320 км/сағ жылдамдыққа жетеді. Формула-1 машиналарының абсолюттік ең жоғары жылдамдығын анықтау қиын, өйткені командалар мұндай деректерді жарияламайды. Монца сияқты жылдам трассалардағы «жылдамдық тұзақтары» жақсы көрсеткіш береді, бірақ олар көліктің ең жылдам қозғалатын нүктесінде орналасқанға көз жеткізуге болмайды. 2006 жылы BAR Honda командасы Бонневилл тұзды алаңында модификацияланған BAR 007 Formula One көлігімен орташа ең жоғары жылдамдықты тіркеді, ал бейресми жылдамдық сағатына 400 км/сағ-қа жетті. Овал трассалардағы жылдамдықтар тұрақты түрде сағатына 320 км/сағ-тан асып түседі, ал Индианаполисте – одан да жоғары. 2000 жылы Гил де Ферран Калифорния спидвейінде бір айналымдық біліктілік рекордын (сағатына 370 км/сағ) орнатты. Тіпті Торонто Гран-приі сияқты тар көше трассаларында да ашық дөңгелекті IndyCars жылдамдыққа жетеді. Ең жоғары жылдамдыққа қарамастан, Формула-1 ашық дөңгелекті жарыс машиналары жоғары жылдамдық, үдеу және бұрылу қабілеттерін үйлестіре отырып, жарысатын трассаларда айналым рекордын ұстайды. Мысалы, Монца трассасында 2021 жылғы Гран-придегі ең жылдам айналым (Даниел Риккардо 1:24.812) ең жылдам жабық дөңгелекті жарыс машинасы – LMP1 спорттық машинасынан айналымда алты секундтан астам, ал DTM туристік машинасының айналым рекордынан 20 секундтан астам жылдам. Ашық дөңгелекті көлік жүргізу, фендері бар көлік жүргізуден мүлдем өзгеше. Формула-1 және IndyCar жүргізушілерінің барлығы дерлік жоғары санаттарға қосылғанға дейін әртүрлі ашық дөңгелек санаттарында тәжірибе жинақтайды. Ашық дөңгелекті көліктер, жеңіл салмағы, аэродинамикалық мүмкіндіктері және қуатты қозғалтқыштарының арқасында, көбінесе ең жылдам жарыс көліктері болып саналады және оларды игеру өте қиын. Дөңгелектің дөңгелекке жанасуы қауіпті, әсіресе бір дөңгелектің алдыңғы жиегі екінші дөңгелектің артқы жиегіне жанасқанда: байланыс нүктесінде протекторлар қарама-қарсы бағытта (біреуі жоғары, біреуі төмен) қозғалғандықтан, екі дөңгелек те жеделдеп баяулайды, екі машинаның шассиін бұрап, көліктердің бірін немесе екеуін де кенеттен және күшті түрде жоғары лақтырады (артқы машина алға қарай, ал алдыңғы машина артқа қарай иіледі). 2005 жылы Чикагода Райан Бриско мен Алекс Барронның соқтығысуы осыған дәлел.

Open wheeled racing is among the fastest in the world. Formula One cars can reach speeds in excess of At Autodromo Nazionale Monza, Antônio Pizzonia of BMW Williams F1 team recorded a top speed of (over 102 m/s) in the 2004 Italian Grand Prix. Since the end of the V10 era in 2006, such high speeds have not been reached, with later vehicles reaching around It is difficult to give precise figures for the absolute top speeds of Formula One cars as the data are not generally released by teams. The 'speed traps' on fast circuits such as Monza give a good indication, but are not necessarily located at the point on the track where the car is travelling at its fastest. BAR Honda team recorded an average top speed of in 2006 at Bonneville Salt Flats, with unofficial top speed reaching using their modified BAR 007 Formula One car. Speeds on ovals can range in constant excess of , and at Indianapolis in excess of In 2000, Gil de Ferran set the one lap qualifying record of at California Speedway. Even on tight non oval street circuits such as the Grand Prix of Toronto, open wheel Indy Cars attain speeds of
Regardless of top speeds, Formula One open wheel race cars hold the outright lap record at the circuits where they race due to their combination of top speed, acceleration, and cornering abilities. For example, at the Monza Circuit the fastest lap in the 2021 Grand Prix (Daniel Ricciardo 1:24.812) is more than six seconds per lap faster than the fastest closed wheel racing car, an LMP1 sports car, and more than 20 seconds per lap faster than the DTM touring car lap record. Driving an open wheel car is substantially different from driving a car with fenders. Virtually all Formula One and IndyCar drivers spend some time in various open wheel categories before joining either top series. Open wheel vehicles, due to their light weight, aerodynamic capabilities, and powerful engines, are often considered the fastest racing vehicles available and among the most challenging to master. Wheel to wheel contact is dangerous, particularly when the forward edge of one tire contacts the rear of another tire: since the treads are moving in opposite directions (one upward, one downward) at the point of contact, both wheels rapidly decelerate, torquing the chassis of both cars and often causing one or both vehicles to be suddenly and powerfully flung upwards (the rear car tends to pitch forward, and the front car tends to pitch backward.) An example of this is the 2005 Chicagoland crash of Ryan Briscoe and Alex Barron.

Артықшылықтар

Ашық дөңгелекті жарыс машинасының жеңіл салмағы оның жақсы өнім көрсетуіне мүмкіндік береді. Дөңгелектердің ауа ағынына тікелей қатысуы жоғары жылдамдықтарда өте жоғары аэродинамикалық қарсылық тудырса да, бұл тежегіштерді тиімді салқындатуға мүмкіндік береді, ал бұл жиі қарқын өзгерісі болатын жол трассаларында маңызды.

Қауіпсіздік

2018 жылы бірнеше бір орындық жарыс сериялары, мысалы, Формула 1, Формула 2 (жаңа Dallara F2 2018 шассиімен) және Формула Е (жаңа Spark SRT05e шассиімен) пилот кабинасын қорғауға арналған "хало" деп аталатын жүйені енгізді. Бұл сүйекше тәрізді құрылым пилоттың басына тиюі мүмкін бөлшектерді бұрып жіберуге бағытталған. Бастапқыда көру бұрышын шектегені сияқты сынға ұшырағанына қарамастан, Каталониядағы Формула 2 спринт жарысында Нирей Фукудзуми айналып, машинасының артқы бөлігі елдесі Тадасуке Макиноның "халосына" түскен кезде оның тиімділігі жоғары бағаланды. 2018 жылғы Формула 1 Бельгия Гран-присінде Макларен пилоты Фернандо Алонсо Нико Хюлькенбергтің "Реносына" соқтығысып, Sauber пилоты Чарльз Леклерктің "халосына" шағылысты, осылайша монегаск пилотын шлемге тиюі мүмкін соққыдан сақтап қалды. 2019 жылы жаңадан құрылған FIA Formula 3 Чемпионаты 2018 жылғы Абу-Даби Гран-приінде таныстырылған жаңа шассиіне "халоны" енгізді. 2020 жылы IndyCar сериясы Red Bull Advanced Technologies компаниясы жасаған аэроэкранмен біріктірілген "халоны" қабылдады. 2020 жылғы Бахрейн Гран-приінің бастауында Ромен Грожан Даниил Квятпен соқтығысып, машинасы екіге бөлініп, қауіпсіздік кедергісін бұзып, өртке ұшырады. "Хало" Грожанның жарақат алуын, тіпті басын жоғалтуын болдырмауға көмектесті, сондай-ақ оның өрттен қашып кетуіне мүмкіндік берді.