Введение
Шины, без малейшего сомнения, являются элементами карта, которые больше всего могут повлиять на производительность на трассе, как в положительную, так и в отрицательную сторону. Это верно не только для картинга, но и для всех других категорий автоспорта (как на двух, так и на четырех колесах). Фактически, будучи единственной точкой контакта между транспортным средством и асфальтом, шины выполняют задачу преобразования действий пилота (с помощью педали газа, тормоза и рулевого управления) в ускорения, которые позволяют транспортному средству двигаться по трассе.
В то время как в серийных автомобилях производители могут попросить производителей шин сделать шины, специально разработанные для конкретного автомобиля, в картинге невозможно создавать шины для каждого отдельного производителя шасси, также потому, что в большинстве случаев, в отношении гонок, шины определяются правилами, и даже когда нет ограничений, по причинам, связанным с затратами и практической осуществимостью, никогда не делаются шины, специфичные для каждой отдельной марки/модели шасси. Поэтому корпус, его характерные углы и распределение веса должны быть спроектированы и настроены в соответствии с доступными шинами или, в любом случае, с самыми распространенными на рынке.
Аналогичное утверждение касается определения настройки карта: также и в этом случае единственной целью механика и его гонщика является максимально эффективное использование шин, стремясь оптимизировать их производительность и продлить срок службы их характеристик. Независимо от навыков вождения пилота, только те, кто сумеет оптимально настроить карт в соответствии с использованием шин, смогут добиться успеха в соревнованиях, в которых они участвуют. Однако, чтобы сделать это, сначала необходимо знать, как они устроены и какие технические и структурные характеристики влияют на работу шин для картов. Все эти аспекты будут рассмотрены в следующих слайдах. Во второй части этой статьи будет опубликован материал, касающийся функциональных характеристик шин, то есть всех тех значений, индексов, параметров и аспектов, которые необходимо учитывать, проверять и на которые необходимо воздействовать, как только вы выйдете на трассу, чтобы попытаться достичь максимально возможной производительности.
Как производятся картинговые шины
Шины для картов изготавливаются по диагональной системе. Их каркас состоит из нескольких слоев, которые представляют собой серию волокон (это могут быть полиэстер, нейлон или кевлар), которые проходят по диагонали от одной стороны шины к другой, закрепляясь на стальных тросах, погруженных в пятки (называемые бортами). Угол наклона волокон относительно оси качения шины может варьироваться от 30° до 40°, в зависимости от конструкционных решений каждого производителя. Чем больше слоев перекрывается, тем менее гибкой будет шина и тем больше она будет перегреваться из-за деформации. Волокна могут быть разной толщины и обеспечивать большую устойчивость или большую плавность хода; фактически, с увеличением сечения волокон и, следовательно, их плотности, увеличивается прочность и жесткость каркаса, но уменьшается гибкость и способность резины адаптировать пятно контакта к асфальту. Следует отметить, что в этом контексте плотность означает "какое количество сечения волокна существует" при той же общей секции. Таким образом, если в протекторе есть 50 нитей вместо 70, но с двойным сечением, плотность увеличивается. Следовательно, жесткость каркаса шины зависит как от количества волокон, так и от диаметра поперечного сечения волокон. Чем больше волокон в каркасе, тем выше общая жесткость. Также верно, что более толстые волокна делают каркас жестче. Если каркас слишком жесткий, гибкость шины и, следовательно, зацеп могут быть скомпрометированы. Необходимо найти компромисс.
Волокна погружены в связующее вещество, состоящее из резины или "компаунда". Компaунд, который образует каркас, обычно имеет другую формулу (более жесткую и стойкую), чем тот, который составляет протектор, который мягче и наносится на каркас, а затем вулканизируется на нем. Поэтому на один и тот же каркас могут быть нанесены различные качества протектора, более или менее мягкие. Диагональная конструкция позволяет легко производить шины и поддерживать низкие цены, обеспечивая при этом хорошие характеристики герметичности. Вопреки общему мнению, стабильность и структурная жесткость конструкции шины обеспечиваются не столько структурой, сколько сжатым воздухом, содержащимся внутри. Затем, когда шина деформируется при качении или повороте, возникает более или менее выраженный отказ структуры. При наличии адекватного давления накачки, аспект которого мы рассмотрим в отдельном разделе во второй части этой статьи, шина способна передавать значительные силы на обод, которые проходят через область контакта шины и обода, то есть через борта.
Каждый [1] слой состоит из слоя текстильных шнуров, параллельных друг другу и удерживаемых вместе компаундом, в который они погружены. Это ткань без утка. Когда мы говорим о направлении слоя (радиальное или перекрестное), мы имеем в виду направление шнуров. [2] Каркас шины представляет собой комплекс перекрывающихся слоев (в шинах для картов их два), которые проходят поперечно, от борта к борту, вокруг каждого из которых они закреплены простым фланцем. [3] Борта состоят из стального провода или ленты из нескольких резинированных проводов, намотанных спиралью на несколько витков. Борта используются, с одной стороны, для циркулярной жесткости шины, чтобы обеспечить принудительное крепление на ободе, а с другой стороны, для обеспечения крепления каркаса. [4] Над окружностями находятся профили компаунда, называемые наполнителями, которые определяют относительные положения нитей (или шнуров) каркаса и фланца, предотвращая их касание или перекрытие друг друга. В области контакта с ободом имеются тонкие слои защитного компаунда. Вся эта область, довольно сложной структуры, называется [5] пяткой. Над двумя бортами каркас снаружи защищен слоем компаунда, называемого [6] боковиной. На верхней части шины толстый слой резины образует [7] протектор, который создает контактную область с асфальтом. Внутренняя часть структуры шины покрыта слоем компаунда, особенно непроницаемого для воздуха, называемого [8] лайнером. Наконец, [9] имеется тонкий слой армирующей резины в наружной области борта, который служит для его жесткости и защиты от края обода, где борта останавливаются.
Сечение шины, закрепленной на ободе: можно четко увидеть [A] борт и два слоя, которые образуют фланец вокруг него. Область, где вставлен борт является самой жесткой точкой шины, на которую сосредоточены все силы, возникающие из-за контакта между протектором и асфальтом.
Область [B] боковины значительно тоньше, чем протектор (особенно когда она новая) и область двух бортов.
Внутренняя часть шины покрыта слоем резины, особенно непроницаемой для воздуха.
Борт заканчивается краем обода, обеспечивая герметичность.
Для снижения производственных затрат правила FIA по картингу требуют, чтобы шины для картов изготавливались по вышеописанной [1] диагонально системе. [2] Радиальная конструкция, типичная для легковых автомобилей, включает в себя один слой металлических проводов, расположенных перпендикулярно направлению движения, делая боковины мягче, увеличивая комфорт и стойкость на высоких скоростях. Прямо под протектором находится пакет слоев, который окружает шину, увеличивая жесткость контактной области с асфальтом и работая независимо от боковин. Единственный недостаток радиальной конструкции, помимо производственных затрат, заключается в уязвимости боковин к ударам.
Состав и жесткость
Состав протектора шины является результатом выбора различных компонентов. В картинге используется синтетический каучук вместо растительного, по экономическим причинам, а также пластифицирующие масла, связующие вещества, стабилизаторы и сажа, то есть порошок черного углерода, который придает шине ее характерный черный цвет. Размер частиц (диаметр частиц) сажи существенно влияет на степень соединения между отдельными частицами, рабочую температуру и тип срока службы шины. Изменяя пропорции компонентов, можно получить различные составы с различными характеристиками поведения. Затем компаунд подвергается процессу вулканизации, в ходе которого атомы серы образуют связи между длинными цепями молекул каучука, увеличивая прочность и долговечность материала, делая его таким образом подходящим для очень тяжелого использования с точки зрения износа, которому подвергаются шины.
Чем мягче состав шины, тем лучше она будет удерживаться на дороге, адаптируя свою контактную поверхность к микронеровностям асфальта трассы. Обратной стороной является то, что чем мягче резиновые компоненты, тем легче разрываются их молекулярные связи, что приводит к высокому износу и сокращению срока службы. Поэтому одним из основных параметров для анализа шины является ее жесткость, особенно та, которая измеряется при рабочей температуре, так как она идентифицирует сопротивление деформации материала протектора. Жесткость, о которой мы говорим, измеряется при рабочей температуре, потому что этот параметр в некоторых составах может значительно варьироваться в холодных условиях.
Жесткость шин можно легко измерить с помощью прибора, называемого дурометром, калиброванного в градусах Шора. Этот прибор оценивает глубину вмятины, созданной стандартной силой, и определяет на основе этого значения жесткость. Таким образом, дурометр позволяет отличить старую шину от новой или может быть использован техническими комиссарами для обнаружения запрещенного использования жидкостей, которые позволяют изменять состав поверхности протектора. Однако следует учитывать, что внешний слой резины может иметь другую жесткость по сравнению с подлежащим слоем из-за производственного процесса или относительного старения. Диапазон от очень мягкой до очень жесткой шины составляет примерно от 40 Шор до примерно 90 Шор соответственно. Однако важно также учитывать температуру, при которой измеряется жесткость. На самом деле, может быть значительная разница между холодной и горячей жесткостью.
Диаметр и окружность
Анализ внешнего диаметра шин — это фактор, который сильно недооценивается пилотами и механиками. Хотя принцип использования одинаковых шин обычно применим в правилах картинга, это не исключает того, что между шинами могут быть различия в несколько миллиметров, даже в одной и той же производственной партии. Разница в диаметре, однако, более заметна между новой шиной и использованной. Если старые шины используются во время тренировочных выездов, а затем новые устанавливаются в гонке, это может привести к ошибке при выборе правильного передаточного числа: на самом деле, оно будет "короче", точно так же, как если бы была выбрана звезда с большим количеством зубьев, чем необходимо. Фактически, примерно 3 миллиметра в диаметре эквивалентны разнице в окружности шины в 1 сантиметр, что может показаться незначительной разницей, но соответствует более или менее одному зубу на звезде!
Также следует учитывать, что износ никогда не бывает равномерным между двумя колесами одной оси, и в конце гонки может быть разница в несколько сантиметров между двумя шинами по окружности. Наличие двух колес разного диаметра на задней оси вызывает несколько эффектов: на прямой возникает эффект того что карт уводит в сторону, который необходимо компенсировать рулем; при поворотах, с другой стороны, появляются различные эффекты недостаточной и избыточной поворачиваемости в зависимости от того, имеет ли колесо в опоре больший или меньший диаметр. То же самое происходит в фазах перехода, торможения, ускорения, входа и выхода из поворота. Поэтому, чтобы противодействовать переносу нагрузки и уменьшить крен при поворотах, может быть удобно выбрать шину с наибольшим диаметром из доступных и установить ее на колесо, которое больше работает на внешней стороне поворотов.
Правила FIA по картингу требуют, чтобы внешний диаметр передней шины был не более 280 мм для взрослых классов картов (Группы 1 и 2) и не более 260 мм для картов класса MINI (Группа 3). Для задней шины ограничения составляют 300 мм для взрослых и 290 мм для детских классов. Кроме того, правила требуют, чтобы материал, из которого изготовлены передние и задние шины, был одинаковым.
Дождевые шины
Шины для влажных условий — это шины с канавками на протекторе. Канавки создают каналы, которые выполняют функцию отвода воды, находящейся между протектором и асфальтом, избегая явления аквапланирования. Оно возникает, когда вода под протектором создает такое давление, что поднимает шину и приводит к резкому снижению вертикальной нагрузки и, следовательно, способности шины обмениваться силами в точке контакта. Рисунок канавок протектора в этом случае очень важен для максимального отвода воды. Состав шин для влажных условий мягче, чем у сликов, поэтому, если вы используете такие шины, когда дорога слегка влажная и на трассе мало воды, это приводит к быстрому перегреву и износу шины. Давление, до которого накачиваются шины для влажных условий, обычно выше, чем у сухих шин, и обычно остается стабильным, поскольку вода действует как охладитель протектора при контакте, отводя тепло с каждым оборотом колеса. Однако не следует чрезмерно увеличивать давление, иначе шина будет опираться только на центр протектора!
Необходимо использовать шины для дождевых условий с неизношенными канавками. Когда край канавки становится округлым, отвод воды становится менее эффективным, поскольку молекулы воды склонны проникать под блоки протектора, увеличивая риск аквапланирования.
Практические рекомендации
Как измерить окружность
Размер окружности шин часто недооценивается. На самом деле его необходимо контролировать, так как он значительно влияет на динамику карта. Чтобы правильно оценить этот параметр, необходимо накачать шины до одинакового давления, а затем измерить их окружность с помощью рулетки или портновского метра.
Направление вращения шины
Некоторые производители шин указывают рекомендуемое направление вращения на боковине. На самом деле, это всего лишь условность и удобство для отслеживания того, как они вращались. Их можно устанавливать в обоих направлениях. (Примечание Openkart: Очевидно, что для современных дождевых шин стоит придерживаться направления вращения. Что касается сликов всегда считалось что при неправильном направлении вращения шины при сильном износе она может "разобраться". Неужели это не так? Обсуждаем в нашем чате. Важно читать правила соревнований в которых вы учавствуете. Переворачивать шины бывает запрещено регламентом и вас могут дисквалифицировать!)
Дождевые шины: дождь бывает разный
Будьте осторожны при оценке влажных условий, потому что они не всегда одинаковы! Если кратковременный дождь смачивает сильно прорезиненную трассу, вода вместе с маслом и бензином, осевшими на асфальте, препятствуют любым физическим, химическим и молекулярным связям с резиной, действуя как смазочные вещества. Результатом является очень высокий уровень "скользкости", на котором карт сложно контролировать. В таких условиях единственным решением является выполнение "невероятных" траекторий, оставаясь далеко от бордюров и прорезиненных участков, пытаясь найти сцепление с дорогой. Однако трасса, на которой непрерывно шел дождь в течение нескольких часов, менее скользкая, потому что в этом случае вода "смывает" остатки масла, резины и бензина с асфальта.
