«Creación de una Belly Racer con SOLIDWORKS»
29 diciembre, 2021 | SOLIDWORKS
El chasis de un coche de carreras tiene muchas funciones importantes y críticas que realizar. Proporciona el montaje para el motor y la línea de transmisión y componentes auxiliares, el montaje para la suspensión, el montaje de la carrocería y muchas otras funciones. La función más crítica que tiene el chasis es proteger al conductor con una jaula antivuelco integrada. La jaula antivuelco protege al conductor de lesiones en un incidente de alta velocidad al rodear al conductor con una estructura de alta resistencia.
Ha habido muchos avances en la ingeniería y el diseño de autos de carrera relacionados con la seguridad del conductor. Por ejemplo, tanto las carreras de IndyCar como de Fórmula 1 han adoptado el «Halo», que es una mini jaula antivuelco diseñada para proteger al conductor durante un vuelco o una colisión con otro automóvil. Aquí hay un vistazo a un chasis de NASCAR con la jaula antivuelco integrada que rodea el área del conductor. Considere un auto de carreras de NASCAR que pesa 3600 libras y es capaz de ir a más de 200 mph. Esta estructura es capaz de proteger al conductor cuando las cosas van mal, lo que le permite alejarse de un choque tremendo.
El F1 «Halo» a la izquierda y el IndyCar Aeroscreen a la derecha. Indycar agregó el «parabrisas» porque un conductor resultó fatalmente herido cuando una pieza de otro automóvil golpeó al conductor en el casco.
Las jaulas antivuelco y el chasis están construidos con tubos de acero, generalmente de 1.5 ”a 1.75” de diámetro con un espesor de pared de .090 ”a .125 o mayor. Es TIG o MIG soldado entre sí dependiendo del tipo de acero que se utilice. Algunas jaulas antivuelco están hechas de acero al cromo-molibdeno 4130 que requiere soldadura TIG y algunas están hechas de DOM o estirado sobre acero dulce con mandril que puede soldarse con MIG. El peso total del automóvil influye en el tamaño de los miembros estructurales. Los autos de carrera de F1 e IndyCAR están fabricados con compuestos de fibra de carbono y usan muy poco metal en el chasis.
Dado que el Belly Racer comienza usando un tanque de combustible de avión sobrante, no hay mucho espacio para construir una jaula antivuelco completa, por lo que se utilizará una barra antivuelco con una jaula antivuelco modificada para proteger al conductor. El material será acero dulce DOM, que es fácil de doblar con el doblador de tubos correcto y se puede soldar con un soldador MIG. La barra antivuelco y la jaula servirán para otro propósito; Fortalecerá el chasis entre las suspensiones delantera y trasera y minimizará cualquier flexión. Así es como se ve el chasis Belly Racer con la barra antivuelco y la jaula.
Otra función que realiza la jaula antivuelco es montar el asiento del conductor y el arnés de seguridad de cinco puntos. Tanto el asiento como el arnés deben montarse en la jaula antivuelco y no en el chasis para eliminar el movimiento relativo entre las dos estructuras. Además, el arnés no se puede sujetar al asiento. Siempre desea que el conductor se mueva con la jaula antivuelco y no con el chasis en un incidente para mantener protegido al conductor.
La razón por la que se llama arnés de cinco puntos son los puntos de sujeción del arnés. Hay dos cinturones que van sobre los hombros, dos para los cinturones a través de las caderas y uno para el cinturón antisubmarino o de entrepierna como se muestra aquí:
Este no es el único dispositivo de seguridad que utilizará el conductor. Obviamente, el conductor llevará un casco con un dispositivo HANS. El dispositivo de soporte para la cabeza y el cuello (HANS, por sus siglas en inglés) evita que la cabeza del conductor se mueva si se produce una parada repentina, ya sea hacia adelante, hacia atrás o hacia los lados. Se desarrolló después de que varios conductores murieran por fracturas de la base del cráneo en accidentes relativamente menores en los que el automóvil chocó contra un objeto y el conductor murió debido a la parada repentina.
Tenga en cuenta que el cuerpo del conductor va a la misma velocidad que el automóvil cuando se golpeó el objeto. El arnés de cinco puntos mantiene el cuerpo del conductor en su lugar, pero la cabeza del conductor continúa moviéndose a gran velocidad causando una lesión fatal. Los dispositivos HANS ahora son equipos obligatorios en todas las series de carreras autorizadas en todo el mundo.
Así es como se ve un dispositivo HANS. El dispositivo se mantiene en su lugar mediante las correas de los hombros y se fija al casco del conductor como se muestra a la izquierda en la imagen de abajo. La imagen de la derecha muestra lo que sucede sin el dispositivo HANS.
Hay mucho que considerar al diseñar un auto de carreras, incluso tan simple como el Belly Racer. El objetivo número UNO y no comprometerse al diseñar una carrera es la seguridad del conductor. Siempre fuimos muy cautelosos al diseñar y construir los autos de carrera en los que he estado involucrado. El deporte es peligroso, sí, pero los coches no tienen por qué serlo.
Mike Sabocheck
Director técnico de ventas de Dassault Systemes SOLIDWORKS. Ha estado con DS SOLIDWORKS durante 21 años. Antes de SOLIDWORKS, trabajó para Xerox durante 17 años y luego para Intergraph. Sus especialidades son la aplicación de SOLIDWORKS a diferentes procesos de diseño y fabricación.
