Отчёт о первом выезде с обтекателем

Первый деловой выезд «Дракон-2»

Установка обтекателя занялся примерно 1 полный рабочий день, но растянулась на 3 дня, отчасти по тому что кончились винты, а также из-за моей простуды. Вчера лежал в одеялах с темпераутрой всю ночь, а утром мне стало намного лучше, и я смог собрать обтекатель. Тонкая обшивка сама практически не держит форму, по этому пришлось в 3-х местах сделать ей стальной каркас из тонких трубок и проволоки. Но и при этом обшить получилось криво, особенно в передней части, надеюсь это удастся исправить. Хоть на ходовые качества это не влияет, но спереди на него вообще лучше не смотреть.
Воспользовавшись гибкостью обшивки я приподнял переднюю часть люка, чтобы было больше места для коленей и было куда прицепить манжету (она будет представлять собой сшитый из кожзама большой воротник с молнией посредине, который будет застёгиваться до самой шеи, закрывая входное отверстие люка и защищая пилота от дождя и холодного ветра).
Пришлось нарезать дырок в дне – для переднего колеса и для пяток, но зато получилось уменьшить габариты всего обтекателя, правда именно это и вызвало искривление носовой части, так как теперь её приходится натягивать на меньший диаметр.
Задняя часть также будет закрыта кожезаменителем и молнией, это будет багажник. Ещё я думаю над тем, как сделать откидной козырёк как у кабриолетов, чтобы защитить голову полностью (без козырька придётся в дождь ездить в капюшоне или в шлеме).
Также необходимо приклеить к внутренним стенкам что-то гладкое, чтобы избавиться от выступов и иголочек стеклопластика, которые торчат там и царапают руки, за одно и улучшить интерьер.

Шасси Дракон-2 уже на ходу! Прадва с обозданием на 2 дня от графика, но пока успеваю к 24-му сентября. Наконец-то сложные узлы собраны, ведущие валы пропущены сквозь неподвижные оси, на концах валов сделаны 6-ти гранные наконечники под болт 12, сделаны ответные крышки, к которым приварены головки от торцевых ключей на 12, и всё это собрано вместе! Подшипники, а с ними и колёса, удерживаются на местах с помощью стопорных колец (на этот раз заводских).

Испытания показали, что всё сделано верно, трайк уверенно идёт на крутые подъёмы даже по мокрой траве и не буксует. Тормоз пока только передний, зато дисковый. Мне удалось приварить крепление для суппорта к вилке «Топ Ган», не повредив при этом вилку. На асфальте одного тормоза хватает, но зимой или на траве этого будет явно мало. На ступицах задних колёс предусмотрены места для дисковых тормозов, но я ещё не придумал, как закрепить колесо так, чтобы оно не ёрзало.

При использовании гаек это просто, но когда дело со стопорными кольцами то между ними всегда остаётся какое-то пространство, и колесо, со временем, может сместиться в сторону по оси, пока не упрётся в кольцо. Нужно подкладывать дистанционные шайбы, но сейчас на это нет времени, таких шайб в продаже нет, а делать их долго. Сначала нужно установить обтекатель и сделать его тканевые части для защиты от дождя.
Вес шасси в новой редакции: 28.5 кг (на 1.5 кг тяжелее, чем предыдущая версия, по тому что добавились новые стальные детали).
Напомню, что в предыдущей версии стояли вращающиеся оси толщиной 16 мм, с проточками под стопорные кольца. Эти оси отломались. Теперь там стоят неподвижные полые оси диаметром 20 мм и толщиной стенки 2.5 мм, внутри которых проходят приводные валы. Привод, как и прежде, на оба задних колеса.

07.08.2010
Ступицы готовы! Теперь нужно добыть стопорные кольца, и сделать приводные валы, которые пройдут внутри осей.

31.08.2010
Закончил клеить новый обтекатель. Вес обшивки – 7.5 кг. Теперь всё внимание на шасси, а потом вернёмся к отделке.

27.08.2010
Продолжаем строить новый обтекатель. Пока не всё гладко – трудно найти компромисс между малым весом и достаточной прочностью. Два слоя тонкой стеклоткани дают толщину стенки всего в 0.8 мм, и её жёсткости явно не достаточно. Толстая стеклоткань будет весить слишком много. Сейчас я решил пойти на компромисс – сделать обшивку из двух слоёв тонкой ткани, и укрепить её «бинтами» из толстой. Когда я вынул обтекатель из матрицы (воск с бензином – замечательное средство от прилипания детали к форме), выяснилось, что обтекатель имеет очень малы вес (всего 5 кг обе половины), но и прочность оставляет желать лучшего. Сейчас он похож на желе. Я думаю, что, возможно, смола ещё не схватилась окончательно, по этому поместил детали обратно в матрицы, сложил две половинки друг у другу, сунул внутрь воздушный нагреватель и накрыл всё это дело одеялами. Пусть постоит так до завтрашнего утра. Уже точно ясно, что вокруг пилота нужно будет сделать металлический каркас, на который можно опираться, чтобы вылезти из кабины. Тонка обшивка, скорее всего, будет греметь как барабан. Чтобы уменьшить эти эффекты можно будет наклеить внутри самоклеющийся термоизол… Посмотрим ближе к делу. По периметру обеих половинок сделан пояс из двух слоёв толстой стеклоткани. Вдоль этого пояса будут установлены люверсы для винтов, чтобы внахлёст собирать обтекатель. Точек крепления к шасси на этот раз будет 8, это два раза больше, чем с прошлым обтекателем. Я не старался делать глянцевую поверхность, решил пожертвовать ею ради снижения веса. Но поверхность получилась почти хорошая. Стенки полупрозрачные, по тому, что я не добавлял краситель (возможно зря. Я не думал что получится глянцевая поверхность без предварительного нанесения толстого слоя смолы. С полиэфирной смолой так бы не получилось). Между слоями остались пузыри воздуха. Это нехорошо для стеклопластика. Интересно отметить, что при исопльзовании полиэфирной смолы и стекломата создание выпуклостей наоборот укрепляло изделие. А с этой смолой всё наоборот. Слои должны прилегать как можно плотнее друг к другу. Теперь понятно, зачем используют вакуумные уплотнители. Опять же, с полиэфирной смолой таких сложностей не возникает. С ней вообще работать намного проще.
Качество работы плохое – я постоянно тороплюсь, и даже не всегда успеваю всё наклеить до застывания пол литра смолы (я готовлю её порциями по 0.5 литра. Если бы иметь команду из 4-х человек, можно было бы получить хорошее качество исполнения и не имея вакуумного уплотнителя. Ещё выяснил одну особенность – наклеивать всё изделие нужно в один приём, или, по крайней мере, перерыв между слоями не должен быть больше 2- часов. Иначе, если предыдущий слой успеет застыть, для наклейки последующего потребуется в два раза больше смолы – она сперва заполняет фактуру предыдущего слоя, и лишь потом начинает клеить новый. А если слои свежие, то смола из обоих слоёв участвует в приклеивании.
В общем, ещё нужно выклеить нос и люк. Это будет весить не более 2-х кг. Так что общий вес обтекателя будет примерно 8 кг. Плюс тканевый хвост с молнией (для загрузки багажа) и колёсные диски (400 грамм 4 штуки) – будет 9-10 кг. Шасси весит 27. К нему будет добавлена тонкостенная рама и лучевые крепления для обшивки, это увеличит вес примерно на 2 кг. То есть вес всего аппарата должен уложиться в 40 кг.

25.08.2010
Всё становится ещё более сложно, но отступать некуда – фестиваль на носу. Оказалось, что нельзя крепить колёса на вращающихся осях. Это казалось мне хорошим решением, и толщины оси в 16 мм должно было хватить. Так оно и оказалось в начале. Оси и ступицы колёс были самодельные, но они оказались очень крепкими, я мог навалиться всем весом на край колеса лежащего на боку веломобиля и ничего не случалось. Но оказалось, что есть «подводные камни».
Диаметр задних колёс, крепившихся на оси в 16 мм – 28 дюймов. Это значит, что боковые нагрузки на колесе многократно усиливаются при передаче к оси. Всё было бы неплохо, но роковым оказалось то, что ось при этом вращается. Получилось, что на ось воздействовали отламывающие силы, постоянно меняющие свою направленность, по сути, это было целенаправленное обламывание вверх-вниз и так постоянно. Сначала ничего не происходило, на испытаниях я уверенно входил в повороты, иногда одно из колёс отрывалось от земли, а значит что второе получало сильные перегрузки, но, тем не менее, всё было в порядке. Однако, это продолжалось до поры до времени. В местах наибольшего напряжения и постоянных изгибов, поступавших с разных сторон, оси начали давать круговые трещины, при чём это происходило сразу за первым подшипником, так что увидеть назревающую аварию было невозможно, не разобрав узел. Однако на испытаниях ведь всё было хорошо, и это вселило уверенность в узле.
Аэродинамические испытания Дракон 1.5 проходил тогда, когда его шасси имело пробег около 350 км. Буквально через два дня после испытаний я снял обтекатель, прицепил активный прицеп, и мы с Димой Спиридоновым отправились в Каменку. Не проехали и 3-х км, как вдруг трайк внезапно провалился влево и проскрежетал нижними частями и креплениями для обтекателя около 2-х метров по асфальту. К счастью это как раз был небольшой подъём и скорость была небольшая (около 20-ти км\ч). Я был в шлёпанцах (люблю когда ступни хорошо обдуваются), но в этот раз это стало причиной травмы. При резком наклоне трайка я интуитивно опустил левую ногу к земле и врезался пяткой в асфальт. В итоге счесал хороший кусок пятки. Сейчас уже всё зажило. Дима получил лёгкие ссадины. Но при создании активного прицепа я предусмотрел возможность переворота и сделал выступающие вниз ручки руля, они как раз и сработали как защита.
А вот что случилось с колесом – оно просто отвалилось и покатилось по дороге. Вот снимок оси крупным планом.

Как видно, трещина нарастала постепенно. Это очень коварная штука – усталость металла, вызванная знакопеременными нагрузками.
Вывод – делать оси неподвижными, и большего диаметра. Но как подвести привод к колесу, если ось неподвижна?
Мой отец предложил новый план – сделать полые оси, внутри которых провести приводной вал меньшего диаметра. Он будет испытывать только крутящие нагрузки. А колесо будет крепиться на надёжной, неподвижной оси. Так сделаны колёса большинства грузовиков. Крутящий момент передаётся на ступицу через крышку с болтами.
Так и решили сделать.
На этот раз диаметр оси – 20 мм, толщина стенки – 3 мм (внутренний диаметр – 14 мм). Ведущий вал будет выточен из арматурины (она сделана из крепкой марганцевой стали), толщина приводного вала – 13.7 мм. На ступицу крутящий момент будет передаваться через шестигранный наконечник на приводном валу и ответную шестигранную головку на крышке. Крышка будет прикручена болтами в торец ступицы.
На сегодняшний день готовы оси, ступицы в процессе. Чтобы ровно приварить наконечники осей к подвеске был выточен ровный прут (середина – 16 мм, концы – 13.9 мм). Его я вставил как сплошную ось, и по нему выровнял весь узел, так что колёса должны быть более параллельны, чем когда либо.

22.08.2010
Начали работу над новым обтекателем. На этот раз используется тонкая стеклоткань. Это не специальная ткань, она предназначалась для теплотрасс, так что перед использованием приходиться её прожигать, чтобы избавиться от парафина.

Это делается с помощью старой паяльной лампы, работающей на бензине. После прожига ткань нарезается кусками примерно по 35 см, чтобы её было удобней намазывать и клеить.

Матрица была подготовлена – нанесён и распределён разделительный слой из растворённого в уайтспирите пчелиного воска с добавлением красителя.
Для качественной пропитки стеклоткани использовался пропиточный стол, сделанный из двери холодильника и киловатного воздушного нагревателя.

Чтобы нагреватель не перегревал металл непосредственно над собой, на него я положил лист другого металла, таким образом избавившись от прямого инфракрасного излучения.
Удалось обойтись без растворителя, который снижает прочность застывшей смолы. Густая капля падала на кусок ткани, лежавший на пропиточном столе, моментально разогревалась и становилась жидкой. Затем я её размазывал резиновым шпателем.
Когда кусок становился прозрачным, что означает 100% пропитку, я отрывал его и переносил на матрицу. Там он остывал, становился очень липким, и его можно было приклеить.
В этот раз мне помогала Карина, один бы я не справился. Нужно как минимум два человека для такой большой формы, а лучше 3.
На каждый слой пошло всего пол литра смолы, на всю деталь – 1.2 литра и 2 кг стеклоткани (пока там 3 неполных слоя). Но смола очень медленно набирает прочность в нормальных условиях (без нагрева до 120-ти градусов), по этому на данный момент не известно что из этого получится.

07.07.2010
Создание скоростного бытового всепогодного веломобиля сильно затянулось. Уже больше года я работаю над этим проектом, параллельно создавая и опробуя другие аппараты и решения их узлов. Оказалось, что для поставленной задачи нужны намного более сложные технологии, чем я использовал прежде, понадобилось много знаний, которых негде было взять кроме как учиться на своих ошибках и неудачах.
Дракон-1 весил более 50 кг, (вернее 56 кг), на его опыте я очень многое узнал, например выяснилось что необходим привод на оба задних колеса, что невозможно сделать пластиковую закрытую кабину, вернее сделать её возможно но ехать в ней – нет, так как из-за плохой дороги внутри стоит ужасный грохот… Кроме того выяснилось, что нет нужны в метровой колее, и даже не нужен такой крепкий обтекатель, достаточно иметь крепкую раму. И даже это не всё, оказалось, что на трайке от независимой подвески мало толку, местами она даже вредила.
Короче говоря, прежде чем приступить к созданию нового «чистового» веломобиля я решил провести максимум испытаний с тем, что имелось на начало лета 2010, а это был новый Трайк “Кайман” , который строился для того, чтобы стать основой второго Дракона, и обтекатель от разобранного «Дракон-1» (сам обтекатель весит 21 кг).
Я сравнивал результаты заездов, замеряя время на тестовом участке длинной около 6-ти км. На участке есть небольшие холмы, парочка равнинных участков, парочка плавных спусков, плохой и хороший асфальт, поворот на 90 градусов, а также участок засыпанный гранитным отсевом.
Вот результаты лучших заездов для сравнения:
Народный веломобиль-3 – 14.03
Веломобиль “Дракон-1” – 12.40
Лигерад “Мандрiвник-2” – 11.23
Веломобиль «Дракон 1.5» – 10.38
То есть последняя модификация «Дракона» уже быстрее М-2, при чём это на реальной дороге. По равнине Дракон 1.5 НАМНОГО быстрее. И это несмотря на то, что вес Лигерада – 19 кг, а вес «Дракон 1.5» – 51 кг.
Уже достаточно данных и опыта для того, чтобы сделать более лёгкий обтекатель, уложить вес всего веломобиля в 40 кг и достичь, наконец, успеха в этом проекте, однако пока деревенские дела и походы замедляют процесс строительства. Надеюсь закончить веломобиль к октябрю, чтобы в сезон дождей уже иметь всепогодную машину.
Но это в будущем, а сейчас провожу анализ аэродинамических испытаний, показанных на видео в окне ниже:

Благодаря отличной пиротехнической работе Дмитрия Спиридонова у нас было более 10-ти дымовых шашек, сделанных специально для этого опыта. Шашки вводились в действие с помощью электрического запала, который питался от аккумулятора 12В, весом полтора килограмма.
В ходе съёмок ролика было проведено несколько заездов с разным положением шашек. В большинстве заездов скорость достигала 50-ти км\ч. Первые «продувки» показали, что в верхней части аппарата всё в порядке, в носовой части всё вообще просто идеально, лишь за головой пилота возникают небольшие завихрения, чтобы устранить их достаточно закреплять крышку обтекателя выше.

Ещё один интересный момент – огромная дыра в корпусе, которая делает пилота почти открытым, не создаёт видимых завихрений, поток словно проскальзывает по ней и выскакивает за плечи. Это меня очень порадовало, так как с такой большой дырой можно ездить даже в сильную жару – встречный поток ровно обдувает тело.

Но на одном из двух медленных заездов (скорость около 30-ти км\ч) мы установили шашку внизу. Тут-то и вскрылся наш «тормоз». Оказалось, что за колёсам возникают очень большие вихри, которые потом тянутся за машиной. Скорее всего, их создают большие дыры в основном корпусе напротив колёс, но не исключено, что и сами колёса играют не последнюю роль.

Думаю решить проблему минимизировав отверстия для выхода полуосей, и закрыв колёса дисками с обеих сторон. Если этого будет мало, то придётся делать наставки на обтекатель, чтобы скрыть колёса в основном корпусе. Сейчас ширина колеи – 60 см, ширина машины – 65 см. Установка крышек увеличит ширину минимум до 74-х см, однако если это сгладит поток, то возможно скорость только возрастёт. В любом случае потребуются повторные «дымовые» испытания.