Ralli šinas: Izdzīvošana grūtos apstākļos

Ralli šinu inženierija un veiktspēja ekstrēmos apstākļos

Kā ralli šinas izturēt visgrūtākos apstākļus

Ralli šinas iztur ekstrēmas slodzes—no asas gravīta triecieniem līdz abrazīvai berzei pret asfaltu. To izturību nodrošina četras galvenās pielāgošanās:

• Dažādas blīvuma gumijas maisījumi kas iztur plēšanos, saglabājot elastīgumu
• Pastiprināti neilona slāņi lai novērstu atkritumus un samazinātu bojājumus no punkcijām
• Virziena protektora bloki kas paši noņem dubļus, iekļūstot vaļīgās virsmās
• Progresīva sānu sieniņu stingrība lai absorbētu triecienus, nezaudējot stūrēšanas sajūtu

Inženiertehniskās pamatprasības ekstrēmai izturībai

Rallija sacīkšu riepu ražošanā ražotājiem jāievēro smalka līdzsvara līnija starp dažādām prasībām. Pēc pēdējām augstas silīcijas gumijsavienojumiem faktiski izdalās siltums par 23% ātrāk nekā parastajām rallija riepām, saskaņā ar FIA ziņojumu no pagājušā gada. Diezgan iespaidīgi, ņemot vērā, ka šīm riepām joprojām jāpaliek elastīgām pat tad, kad temperatūra pazeminās zem sasalšanas punkta, tās labi darbojas līdz aptuveni 14 grādiem pēc Farenheita. Zem visa šī gumija slāņa atrodas īpaši savstarpēji saistīti tērauda riņķi, kas nodrošina papildu stiprumu trakajiem augstas ātruma lēcieniem, ar kādiem sportisti saskaras kalnu ceļos. Šie uzlabojumi ir radījuši reālu atšķirību, samazinot riepu atteices vidū WRC sacīkšu par aptuveni 18%. Komandām, kas šajā līmenī sacenšas, ikviens mazais priekšrocības skaitās.

Studijas piemērs: Riepu veiktspēja 2023. gada Monte Carlo rallijā

Rallijā notikušais patiesībā bija diezgan interesants. Trase pārbaudīja visu, ko spēja izturēt riepas, ieskaitot sausas asfalta laukumus, sekcijas, kas bija pārklātas ar melno ledu, un milzīgas sniega drūskas gar malām. Komandas, kas izvēlējās īpašus hibrīda protektorus riepas, faktiski kopumā veica labāk. Šajās riepās tika izmantotas dažādas gumijas maisījumu kombinācijas, kā arī kanāli, kuru dziļums virsmā bija atšķirīgs. Uz tiem sarežģītajiem pārejas posmiem trasei tās spēja iegūt apmēram 2 sekundes uz kilometru salīdzinājumā ar parastajām riepām. Atskatoties uz visiem pēc pasākuma savāktajiem datiem, arī novērojams kaut kas ievērības cienīgs. Pat tad, kad temperatūra svārstījās no 28 grādiem pēc Fārenheita līdz 55 grādiem Fārenheitā (kas aptuveni atbilst -2 pēc Celsija līdz 13 grādiem Celsijā), šīs riepas joprojām saglabāja aptuveni 91% no maksimālā saķeres potenciāla, kas tām vajadzētu būt ideālos apstākļos.

Sasniegumi siltumizturības un salstizturības jomā rallija riepām

Pēdējās paaudzes fāzes maiņas materiāli, ko izmanto riteņu kodolos, palīdz uzturēt vēsumu no iekšpuses, kas novērš gumijas savienojumu sadalīšanos, kad riepas griežas augstā ātrumā ilgāk laika periodā. Viena no lielākajām riepu ražotājfirmām nesen testēja savu jauno prototipu un konstatēja, ka tas uzturēja stabilu darbību 12 pēc kārtas sekojošās grants stadijās pat tad, kad temperatūra 2023. gadā sasniedza 97 grādus pēc Fārenheita. Reido ekipāžas ir izmēģinājušas šīs riepas ļoti grūtās apstākļos, un rezultāti runā paši par sevi – temperatūras kontrole ir apmēram 15% labāka salīdzinājumā ar vecākajām modelīm. Jebkuram, kas kaut ko saprot par sacīkstēm, šāds uzlabojums var izšķirt starp uzvaru un zaudējumu.

Riepu izvēles pielāgošana neparedzamiem laika apstākļiem

Mūsdienu reido komandas izmanto mākslīgā intelekta algoritmus, kas salīdzina:

Reāllaika telemetrija ļauj ekipāžām pārslēgties starp mīkstām, vidējām un cietām maisījumu iespējām notikuma laikā — šī funkcija 2023. gada WRC sezonas mainīgā laikā samazināja laika sodus par 43%

Rally šinu izvēle pēc virsmas veida: Asfalts, Gravīts, Sniegs un Ledus

Protectors un saķeres optimizēšana uz dažādām virsmām

Rallija riepu protektori ir īpaši izstrādāti dažādiem virsmām, lai nodrošinātu labāku saķeri un stabilizētu braukšanu sacīkstēs. Attiecībā uz grants ceļiem, šīm riepām ir ļoti dziļi protektori, kas novietoti pakāpeniskā veidā. Tie iekļūst atsevišķajos akmentiņos un zemē, pēc tam izgrūž gabalus, kas iestrēguši, lai riepa varētu saglabāt labu kontaktu. Uz bruģētiem ceļiem, piemēram, asfaltētiem, dizains pilnībā mainās. Protektori kļūst daudz ciešāki un plakāni, ļaujot riepai pielipt ciešāk pie ceļa virsmas. Tas padara pagriezienus asākus un labāk kontrolējamus pat augstā ātrumā. Laikā, kad ir sarežģīti ziemas apstākļi uz sniega un ledu, ražotāji izveido īpašus virziena veida kanālus, kas izskatās kā bultiņas. Tie palīdz izstumt sniegu no riepas apakšas, kad tā pārvietojas uz priekšu, kas nozīmē mazāk slidināšanu sāņus, kad šoferim jāveic strauji pagriezieni.

Kaučuka maisījumi: Riepu ķīmijas pielāgošana virsmām un temperatūrai

Braucot riepas, ražotāji sajauc dažādus gumijas veidus, lai atrastu pareizo līdzsvaru starp elastīgumu un ilgstošu izturību dažādos laikapstākļos. Mīkstākas maisījumi darbojas vislabāk, kad ir ļoti auksti, piemēram, apmēram mīnus 20 grādi pēc Celsija līdz pat 10 grādiem, nodrošinot, ka riepas ledū nekļūst pārāk stingras. Siltākām dienām, parasti no 10 līdz 30 grādiem pēc Celsija, izmanto cietākus maisījumus, lai riepas neizkusitu karstās grants ceļos pēc ilgas saules iedarbības. Patiesībā īpaši ziemas riepu formulās tiek izmantots kāds silīcija veids, kas palīdz novērst, ka riepas aukstumā nekļūtu cietas kā akmens. Saskaņā ar nesen publicētu pētījumu žurnālā Motorsport Materials Report pagājušajā gadā, šādas īpašas ziemas maisījumu riepas nodrošina apmēram 18% labāku saķeri sniegā un uz ledu salīdzinājumā ar parastām vasaras riepām.

Pirelli sacīkšu riepu klāsts asfaltam, grants, sniegam un ledu

Lielākie ražotāji pēdējā laikā ir sākuši nopietni pieiet pie grants šinām. Piemēram, to K4 modelis, kas ir vidēji cietš, vai KM6, kas ir speciāli izstrādāts māla apstākļiem. Šīm šinām ir sānu aizsardzību, kas patiešām ir 2,5 reizes dziļāka salīdzinājumā ar parastajām konstrukcijām, kas šobrīd ir pieejamas tirgū. Kad runa ir par asfalta sacīkstēm, viņi ir izstrādājuši S7 sēriju ar īpašu hibrīda materiālu. Vadītāji ziņo, ka šo šinu nodilums notiek apmēram 32% lēnāk, kad brauc caur augstas ātruma asfalta posmiem. Nevajadzētu aizmirst arī ziemas ralijas sacīkstes. Ledus šinu kolekcijā ietilpst vismaz 190 atpakaļvelkošie nagliņi, kas iestrādāti katrā šinā. Tas nodrošina apmēram 40% labāku saķeri uz ledojušām virsmām salīdzinājumā ar vecajām, joprojām izplatītajām, fiksētajām naglu iespējām.

Hankook Dynapro R213: Tehnoloģija un virsmas pielāgošanās

Cits riepu ražotājs ir izstrādājis savu līdera klases raliju riepu, izmantojot kaut ko, ko sauc par Adaptīvo protektora ģeometriju. Šo riepu protektori ir izstrādāti ar datora modelēšanu tā, lai tie faktiski mainītu formu atkarībā no apstākļiem. Tie kļūst platāki, braucot pa sniegu, kas palīdz palielināt kontakta laukumu ar ceļa virsmu, taču tad tie saraujas, kad tiek sasniegti bruģa ceļi, lai novērstu akmeņu iesprūšanu iekšā. Saskaņā ar nesenajiem testiem, šo pašu riepu jaunā versija uz mitras asfalta segas nodrošina aptuveni 22% labāku bremzēšanas spēku salīdzinājumā ar iepriekšējām versijām. Turklāt ir vēl viena interesanta funkcija – pagājušajā gadā no Rally Engineering Quarterly ziņojuma teikts, ka šie sešstūrainie centra bloki samazina vibrācijas aptuveni par 15% braucot pa bruģa posmiem.

Protektora dizains un izturība bruģim, dubļiem un mitriem apstākļiem

Būtiskākie protektora elementi braucienam pa bruģi un zemi

Riepas, kas izstrādātas smilšu un putekļu rallijiem, prasa lielus, agresīvus protektora blokus, kas atdalīti tieši pareizā attālumā, lai spētu labi iekosties sausā grīdā. Starp šiem blokiem esošie kanāli parasti ir apmēram 6 līdz 8 mm dziļi, kas palīdz novērst, lai akmeņi iestrēgtu, vienlaikus nodrošinot labu stabilitāti no sāniem, kad brauc caur pagriezieniem. Lielākās zīmoli sākuši iekļaut asimetriskus plecu protektora blokus savos dizainos. Tas samazina nepatīkošo protektora deformēšanos, kas notiek augstā ātrumā, kādu rallija šoferi ļoti ienīst, jo tā pārāk ātri nodil riepas uz sarežģītajām un tehniskajām sekcijām, kur katru sekundi skaita.

Pašattīrošās protektora konstrukcijas, kas nodrošina labāku dubļu izvadīšanu

Māla specifiskiem ralijs riepas izmanto arku formas rievām un konusveida kanālu sienām, lai izmestu 80% iespraustās netīrumus 2–3 riepas apgriezienos. Šī pašattīrīšanās spēja saglabā 92% sākotnējās saķeres mālā salīdzinājumā ar neoptimalizētiem dizainiem. Slīpās poru tīkli riepas blokos papildus uzlabo saķeri, pieliekoties pie nelīdzenas reljefa.

Ņudrošana pret hidroplanēšanu un saķere mitrā un sasalušā apstākļos

Mitrā laikā ralijs riepas izmanto apkārtējas rievām ar 45 grādu zaru kanāliem, lai izvadītu 12 litrus ūdens sekundē pie 80 km/h. Dažādas blīvuma poru tīkls (4–6 porām uz kvadrātcollu) palielina kodīgās malas, neapdraudot bloku stingrību, samazinot hidroplanēšanas risku par 40% stāvošā ūdenī.

Riepu nolietojuma un ilgmūžības pārvaldība uz tehniskām grantēm stāvokļiem

Pastiprinātas nylona korpusa kārtas un divu komponentu protektori palielina grantēm paredzēto riepu kalpošanas laiku par 35% uz abrazīvām virsmām. 2023. gada abrazijas pētījums atklāja, ka riepām ar mainīgu cietību (65 Shore A centrs / 55 Shore A pleci) samazina neregulāru nodilumu par 28% ilgstošas stūrēšanas slodzēs.

Maksimāla saķere uz sniega un ledu: Naglas, kompozīti un stabilitāte

Riepas ar naglām vai bez naglām ralijsacīkstēs uz ledu apstākļos

Iedomājoties par sniegotām rallija trasām, komandām jāizvēlas starp naglām un parastajām riepām. Naglātās riepas faktiski iestrādā metāla naglas savā protektorā, lai tās labāk iekostos ledū. Daži testi liecina, ka tās nodrošina apmēram 50% lielāku saķeri nekā parastās riepas, kas ir būtisks faktors, sacenšoties uz apledojušām ceļu segām. Tomēr te ir viens ierobežojums. Šādas riepas ar naglām nav piemērotas, kad trase sastāv gan no ledu, gan no grants vai asfalta sekcijām. Turklāt daudzās vietās tās pat tiek aizliegtas, jo ilgtermiņā tās nopietni nodara ceļu segai. Tādējādi paliek alternatīva – riepas bez naglām. Šīm riepām ražotāji izstrādājuši mikro šķelšanos un īpašus protektora rakstus, kas palīdz uzturēt kontaktu ar dažādām virsmām, pa kurām notiek braukšana. Lai gan tās nav tik labas saķerē kā naglātās versijas, tās pietiekami labi darbojas dažādos ledu apstākļos, neizraisot kaitējumu valsts ceļiem.

Mīkstas gumijas maisījumi uzlabotai sniega saķerei

Rallija riepas tagad tiek izgatavotas no īpašas gumijas, kas sajaukta ar silīci, lai tās paliktu plastiskas pat tad, ja temperatūra pazeminās zemāk par mīnus 20 grādiem pēc Celsija (tas ir apmēram mīnus 4 grādi pēc Farenheita). Šī elastība ļauj tām labāk turēties pie sniega nekā parastām ziemas riepām. Maisījums pielāgojas nelīdzenam reljefam un nekļūst trausls aukstā laikā. Daži jaunāki testi liecina, ka šīs uzlabotās riepas salīdzinājumā ar standarta ziemas modeļiem var samazināt bremzēšanas attālumu par apmēram 35% uz noblietēta sniega segas. Riepu inženieri cītīgi strādājuši, lai atrastu pareizo līdzsvaru starp pietiekamu mīkstumu, lai nodrošinātu saķeri, un pietiekamu izturību, lai riepas ilgtu ilgāk. Tā rezultātā tapuši sarežģīti protektora dizaini, kas izspiež sniegu un palīdz novērst bīstamas situācijas, kad automašīna slīd pa ūdens klātu ceļu sacīkšu laikā.

Riepu izturības uzturēšana zem nulles temperatūrā

Kad riepas ilgstoši atrodas aukstā temperatūrā, tās sāk nodilties ātrāk un kļūst jutīgākas pret plaisu veidošanos. Lielās riepu ražotājas jau sen strādā pie risinājumiem, izstrādājot īpašas sastāvdaļas, kas iztur aukstumu, kā arī izturīgākas sānu sienas un papildu aizsardzību pret bojājumiem. Saskaņā ar pērn publicētiem pētījumiem, riepas, kas izgatavotas ar šiem uzlabojumiem, saglabāja aptuveni 90% no savas elastības pat pēc 12 stundām, kas pavadītas pie mīnus 25 grādiem pēc Celsija (tas ir aptuveni mīnus 13 grādi pēc Farenheita), turpretī parastās ziemas riepas saglabāja tikai aptuveni 65%. Šādi inženieru uzlabojumi patiešām ir būtiski, kad šosejas braucējiem ir nepieciešama uzticama saķere uz ilgiem ledu klātiem ceļiem, nezaudējot riepu efektivitāti.

Optimāls riepu spiediens un konstrukcija ilgstošai raliju sacīkšu izturībai

Riepu spiediena reāllaikā pielāgošana atkarībā no reljefa

Rallysacīkstēs komandas pastāvīgi pielāgo riepu spiedienu atkarībā no tā, kāda veida virsmas tām jāpārvar. Kad virsma kļūst kalnaina un grambaina, zemāks spiediens — ap 20 līdz pat 24 psi — ļoti palīdz uzlabot saķeri, jo riepas tādā veidā vairāk piegul pie zemes. Taču, kad sacīkšu braucēji sasniedz gludas asfalta sekcijas, parasti riepas tiek uzpildītas līdz 28 vai pat 32 psi, lai augstā ātrumā riepu sāni neizliektos pārāk daudz. Šodienas automašīnās bieži ir gudras sistēmas, kas patiešām analizē, kas notiek zem riteņiem, un ieteic spiediena korekcijas pat tad, kad posms vēl nav pabeigts. Mērķis vienmēr ir atrast ideālo līdzsvaru starp pietiekamu saķeri un pārliecību, ka riepas izturēs visu sacīksti, nepārplīstot.

Precīzas uzpildīšanas palīdzība līdzsvaro saķeri un nodilumu

Pārmērīga gaisa piepūte paātrina protektora centra nodilšanu un samazina triekšanas absorbēšanu uz akmeņainas teritorijas, savukārt nepietiekama gaisa piepūte apdraud sānu sienu bojājumus. Komandas analizē nodiluma rakstus, lai identificētu spiediena „saldos punktus“, kas maksimāli paildzina posmu laikus. Piemēram, FIA 2023. gada pētījums atklāja 12% mazāk protektora atdalīšanos, kad spiediens saglabājās 2 PSI robežās no teritorijai specifiskiem mērķiem.

Pastiprinātas sānu sienas un dūrienaizsargā konstrukcija ralijas šinām

Daudzslāņu neilona jostiņas un augstas blīvuma gumijas maisījumi nostiprina sānu sienas pret triecieniem no paslēptiem akmeņiem vai grambām. Ar kevlaru pastiprinātas riepas, kas testētas Austrumāfrikas rallijā 2023. gadā, salīdzinot ar standarta modeļiem, saskaņā ar Starptautisko ralijas riepu konsorcijs (IRTC) parādīja 63% mazāk dūrienu. Šāda veida konstrukcijas saglabā elastīgumu ekstrēmos temperatūras apstākļos, kas ir kritiski svarīgi daudzu dienu pasākumiem.

Vieglo un smago riepu salīdzinājums: veiktspējas kompromisi ilgos posmos

Ralli šinas zem 12 kg patiešām uzlabo paātrinājumu un vadāmību, braucot pa šaurām tehniskām sekcijām, tomēr tās nodilst apmēram par 22% ātrāk uz nelīdzenas teritorijas. No otras puses, izturīgākās šinas, kas sver vairāk nekā 15 kg, kalpo daudz ilgāk garos braucienos, taču par cenu. Tās pievieno papildu svaru, kas palēnina kustību, samazinot maksimālo ātrumu no 4 līdz pat 7 kilometriem stundā. Vairums komandu izvēlas izmantot atkarībā no katra posma garuma. Vieglās šinas ir gandrīz standarta variants īsiem sprītiem līdz 15 km, kur galvenais ir ātrums. Taču, kad posmi pārsniedz 30 km, ekipāžas pārslēdzas uz šīm pastiprinātajām versijām, kas labāk izturēt izturību, pat ja tās no paša sākuma nav tik ātras.

Pielāgot šinu stratēģiju atkarībā no posma atsauksmēm un laika apstākļu maiņas

Pēc posma riepu nodiluma analīzes un laika apstākļu radara atjauninājumiem tiek veikti reāllaika stratēģijas pielāgojumi. Vadoša WRC komanda 2023. gadā samazināja avārijas slapjā posmā par 41%, pārslēdzot uz vidēja dziļuma protektoriem, kad lietus intensitāte pārsniedza 8 mm/stundā, kā apstiprināja IRTC mitruma un saķeres norādījumi.

Bieži uzdotie jautājumi

Kāpēc ralijs riepas ir piemērotas dažādām virsmām?

Ralijs riepas ir speciāli izstrādātas ar unikāliem protektoru rakstiem un gumijas maisījumiem, lai nodrošinātu optimālu saķeri un izturīgību dažādās virsmās, piemēram, asfaltā, grīda, sniegā un ledoņa.

Kā modernās ralijs komandas izvēlas pareizo riepu neprognozējamā laikā?

Modernās ralijs komandas izmanto mākslīgā intelekta algoritmus un reāllaika telemetrijas datus, lai pielāgotu riepu izvēli un gumijas maisījumu atkarībā no mainīgajiem laika apstākļiem un trases virsmas.

Kādas inovācijas ir veiktas ralijs riepu konstrukcijā, lai uzlabotu sniegumu?

Ražotāji ir ieviesuši fāzes maiņas materiālus, pastiprinātas neilona jostas un progresīvus gumijas maisījumus, lai uzlabotu izturību pret siltumu un aukstumu, izturību pret caurduršanu un saķeri dažādos apstākļos.

Kā ralijas riepas saglabā izturību ekstrēmos temperatūras apstākļos?

Ražotāji izmanto īpašus gumijas maisījumus, kas saglabā elastīgumu pat pie zemām par nulli temperatūrām, kā arī iekļauj izturīgākas sānu sienas un aizsargmateriālus, lai novērstu nodilumu un bojājumus.