Η "μαγική" ανάρτηση των MotoGP στις μοτοσυκλέτες μας

Προσθέτωντας "καλό" βάρος στη μοτοσυκλέτα μας
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

5/1/2021

Καλό βάρος στον κόσμο των αγώνων και των απόλυτων επιδόσεων δεν υπάρχει. Τουλάχιστον αυτό ξέρουμε και κάπως έτσι ήρθε στη ζωή μας το carbon fiber και τα υπόλοιπα εξωτικά υλικά. Όμως το βάρος και συγκεκριμένα η αδράνεια της μάζας, μπορούν να μας βοηθήσουν να λύσουμε μερικά σοβαρά προβλήματα των αναρτήσεων, αρκεί να βρούμε έναν τρόπο να το ξεφορτωνόμαστε όποτε μας γουστάρει. Οι μηχανολόγοι στην Formula 1 και στα MotoGP βρήκαν πως να χρησιμοποιούν την αδράνεια για να βελτιώσουν τη συμπεριφορά των αναρτήσεων και τώρα ήρθε η σειρά των μοτοσυκλετών δρόμου να επωφεληθούν. 

Στην αρχή όλοι μας είχαμε την περιέργεια να μάθουμε τι στο καλό κρυβόταν μέσα στην “άσχημη” ουρά των Ducati με την στραβή, μονόπλευρη εξάτμιση. Ο χαρακτηρισμός Salad Box που έδωσαν οι δημοσιογράφοι στο carbon κουτί που βρισκόταν στην ουρά των ιταλικών μοτοσυκλετών, ήταν φράση που χρησιμοποίησε ο Michale Pirro για να αποφύγει τις ερωτήσεις τους και δείχνει σε μεγάλο βαθμό πως κανείς δεν ήξερε ακριβώς τι περιέχει μέσα.

Η φαντασία οργίαζε και κάποιοι έφτασαν στο σημείο να πουν πως είναι συσκευή “προωθητικών αερίων”, δηλαδή πως χρησιμοποιεί την ταχύτητα των καυσαερίων της εξάτμισης για να μειώσει την οπισθέλκουσα και να βελτιώσει την αεροδυναμική. Μερικά χρόνια αργότερα και συγκεκριμένα στις 24 Νοεμβρίου του 2017, ο Petrucci (αναβάτης της Pramac τότε) θα έχει μια άσχημη πτώση στα δοκιμαστικά της Jerez, σπάζοντας ένα μεγάλο κομμάτι της ουράς στη μοτοσυκλέτα του και ως αποτέλεσμα η τηλεοπτική κάμερα θα μας έδειξε για μερικά δευτερόλεπτα τι βρίσκεται μέσα. Δυστυχώς όχι τόσα, όσα θα θέλαμε να ξέρουμε, αλλά αρκετά ώστε οι “κατάσκοποι” και οι μηχανολόγοι των paddock να καταλάβουν χοντρικά περί τίνος πρόκειται.

Οι περισσότεροι από αυτούς ήταν βέβαιοι πως η Ducati είχε φτιάξει έναν μηχανισμό με αντίβαρο, που η δουλειά του ήταν να εξουδετερώνει τις ταλαντώσεις της πίσω ανάρτησης. Μάλιστα ένας από αυτούς, ισχυρίζεται πως είχε βρεθεί σε κουβέντα με τον Gigi Dall’lnga και του είχε προτείνει αυτή τη λύση, όσο ήταν στην Aprilia και πριν πάει στη Ducati. Η υπόθεση αποκτά ενδιαφέρον από εδώ και πέρα, διότι ως ιδέα η χρησιμοποίηση ενός αντίβαρου με ελεγχόμενη ελευθερία κίνησης υπήρχε στη Formula 1 από την ομάδα της Renault το 2005, όμως εκεί ο ρόλος του ήταν περισσότερο για τον έλεγχο του ύψους του αυτοκινήτου από το έδαφος, το οποίο επηρεάζει άμεσα την αεροδυναμική και κυρίως το downforce. Το πρόβλημα που προσπαθούσε να λύσει τότε η Renault είχε σχέση με τη σκληρότητα των ελατηρίων της ανάρτησης, όπου λόγω της ισχυρής παρουσίας του downforce στις υψηλές ταχύτητες έπρεπε να είναι υπερβολικά σκληρά για να μην σέρνεται η κοιλιά του αυτοκινήτου στην άσφαλτο. Τα υπερβολικά σκληρά ελατήρια όμως δημιουργούσαν πρόβλημα στις χαμηλότερες ταχύτητες, καθώς ήταν δύσκολο για τα αμορτισέρ να ελέγξουν σωστά την κίνησή τους. Έτσι ένα μεγάλο κινούμενο αντίβαρο κοντά στη μύτη, σταθεροποιούσε το “σώμα” του αυτοκινήτου ως προς την επιφάνεια της ασφάλτου, δυσκολεύοντας τα σκληρά ελατήρια να κάνουν περιττές κινήσεις. Στην πραγματικότητα, αυτή η κινούμενη μάζα του αντίβαρου, έκανε το αυτοκίνητο να συμπεριφέρεται σαν κάποιος να αυξάνει και να μειώνει το βάρος του. Όσοι από εσάς έχετε οδηγήσει μια βαριά λιμουζίνα ή μια βαριά μοτοσυκλέτα, θα έχετε νοιώσει αυτή τη μαγική αίσθηση πως ισοπεδώνουν την επιφάνεια του δρόμου. Όσο πιο ελαφριά είναι η μοτοσυκλέτα, τόσο πιο εύκολα επηρεάζεται από τις ανωμαλίες του οδοστρώματος, διότι έχει μικρότερη αδράνεια μάζας. Το βάρος όμως είναι πολύ κακό πράγμα για τις επιδόσεις και την συνολική συμπεριφορά κάθε οχήματος. Το ιδανικό θα ήταν να μπορούσαμε να αλλάζουμε την αδράνεια μάζας του οχήματός μας τι στιγμή που θέλουμε εμείς. Φυσικά κάτι τέτοιο δεν μπορεί να γίνει στην πράξη, οπότε υπάρχουν δύο λύσεις. Η μία είναι οι ηλεκτρονικά ελεγχόμενες ενεργητικές αναρτήσεις, που “διαβάζουν” την επιφάνεια του οδοστρώματος και “νοιώθουν” τις μετατοπίσεις του βάρους του οχήματος, ρυθμίζοντας κατάλληλα τις αποσβέσεις τους.

Αυτού του είδους οι αναρτήσεις απαγορεύονται στους αγώνες και έως τώρα δεν υπάρχει εφαρμογή τους σε όχημα παραγωγής. Ημί-ενεργητικές αναρτήσεις έχουμε, αλλά και αυτές απαγορεύονται στους αγώνες. Οπότε η άλλη λύση που απομένει στις αγωνιστικές ομάδες είναι η χρήση κινούμενου αντίβαρου. Στην πράξη, η επικουρική απόσβεση των ταλαντώσεων του ελατηρίου που προσφέρει στο υδραυλικό αμορτισέρ, αποδείχτηκε πως έχει περισσότερα από ένα ευεργετικά αποτελέσματα. Διότι τα αμορτισέρ μπορούν (ως ένα βαθμό) να αποσβέσουν τις ταλαντώσεις του ελατηρίου, όχι όμως τις ταλαντώσεις του σκελετού του ελαστικού!

Αυτές οι ταλαντώσεις του ελαστικού δημιουργούν σε μεγάλο βαθμό το φαινόμενο του chattering, το οποίο προκαλεί πρόωρη φθορά στα ελαστικά και ανεπιθύμητες ταλαντώσεις σε ολόκληρη τη μοτοσυκλέτα, καθώς δεν αποσβένονται επαρκώς από την ανάρτηση και περνάνε αφιλτράριστες στο πλαίσιο. Έτσι η ύπαρξη του αντίβαρου στην ουρά των μοτοσυκλετών της Ducati, αποσβένει και αυτές τις ταλαντώσεις.

Όπως βλέπουμε στο σχεδιάγραμμα, η κίνηση του αντίβαρου είναι πλήρως ελεγχόμενη και μάλιστα με ηλεκτρονικό τρόπο (ως προς το εύρος της κίνησής του), κάτι που αγγίζει τα όρια των κανονισμών, έστω κι αν δεν αποτελεί απευθείας μέρος της ανάρτησης.

Ένας αντίστοιχης λογικής “αποσβεστήρας ταλαντώσεων” αλλά με εντελώς πιο απλό σχεδιασμό κατασκευάζεται από την ιταλική εταιρεία Supreme Technology και μπορεί να τοποθετηθεί σε όλες τις μοτοσυκλέτες. Βιδώνει σταθερά στην άκρη του ψαλιδιού (εδώ δηλαδή είναι μη αναρτώμενο βάρος και όχι αναρτώμενο όπως στη Ducati). Σύμφωνα με την Supreme Technology, αποσβένει τις ταλαντώσεις του σκελετού του ελαστικού που διοχετεύονται στο ψαλίδι κι από εκεί καταλήγουν στο πλαίσιο. Η ιταλική εταιρεία λέει πως το σύστημά της το χρησιμοποιούν αναβάτες στις Moto3 και Moto2, στα Motul WSBK, στο παγκόσμιο Supersport, αλλά και στο Flat Track και ότι έχει αναγνωριστεί από την ιταλική ομοσπονδία μοτοσυκλέτας ως συσκευή ασφάλειας στους αγώνες, καθώς μειώνει τον κίνδυνο ενός highsiding έως και 90%. Βαρύγδουπη δήλωση μεν, αλλά η ύπαρξή του έχει λογική και όπως είδαμε στην περίπτωση των εργοστασιακών Ducati, κάποιοι πιστεύουν στα πλεονεκτήματά του και φρόντισαν να κρύψουν την ύπαρξή του μέσα σε ένα “salad box”.                    

Πως η Ducati βελτίωσε τα ιαπωνικά πλαίσια

Κατανοώντας την ελεγχόμενη παραμόρφωση
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

20/7/2022

Επί ολόκληρες δεκαετίες το ζητούμενο των ιαπωνικών εργοστασίων μοτοσυκλετών ήταν η ακαμψία του πλαισίου. Χρησιμοποιώντας αποκλειστικά κινητήρες με έναν, δύο, τρεις ή τέσσερεις κυλίνδρους εν σειρά, τα ιαπωνικά εργοστάσια σχεδίαζαν για τις μοτοσυκλέτες παραγωγής ατσάλινα περιμετρικά πλαίσια από σωλήνες στρογγυλής διατομής, όπου το κάτω τμήμα τους ήταν αφαιρούμενο για εύκολη και γρήγορη τοποθέτηση του κινητήρα στις γραμμές παραγωγής.

Σε αυτή την “αδύναμη” αρχιτεκτονική του πλαισίου προς όφελος της ταχύτερης και φτηνότερης παραγωγής, έρχεται να προστεθεί και η “χαλαρή” σύνδεση του κινητήρα με το πλαίσιο λόγω του σχεδιασμού των κάρτερ, τα οποία ήταν οριζόντια χωρισμένα (λεπτομέρειες θα βρεις ΕΔΩ) και οποιαδήποτε ισχυρή σύνδεσή τους με το πλαίσιο θα προκαλούσε την καταστροφική καταπόνησή τους και πιθανότατα την καταστροφή του κινητήρα. Επιπρόσθετα, οι ιαπωνικοί δικύλινδροι εν σειρά και τετρακύλινδροι εν σειρά, έπασχαν από κραδασμούς δεύτερης τάξης λόγω χρονισμού του στροφάλου τους, κάνοντας συχνή τη χρήση ελαστικών βάσεων σύνδεσης του κινητήρα με το πλαίσιο.

Την ίδια εποχή, η Ducati και η Moto Guzzi μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τα στενά και ισχυρά κάρτερ των V2 κινητήρων τους ως ενεργό δομικό στοιχείο των πλαισίων τους, τα οποία μάλιστα ήταν κατασκευασμένα από χρωμιομολυβδενιούχο ατσάλι, το οποίο έχει εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά από το κράμα μετάλλου που χρησιμοποιούσαν τα ιαπωνικά εργοστάσια. Μάλιστα οι Ιταλοί είχαν τεράστια πρακτική εμπειρία και εκατοντάδες εξειδικευμένους τεχνίτες που γνώριζαν κάθε μυστικό για την κατασκευή σωληνωτών πλαισίων από χρωμιομολιβδενιούχο ατσάλι, καθώς αυτή την τεχνική που ονόμαζαν Superleggera” (υπερελαφριά) χρησιμοποιούσαν για την κατασκευή πλαισίων αγωνιστικών αυτοκινήτων επί δεκαετίες. Ακόμα και οι τετρακύλινδρες εν σειρά μοτοσυκλέτες των Ιταλών (Gilera, MV Agusta, Benelli) είχαν πολύ πιο ισχυρά πλαίσια από τις ιαπωνικές μοτοσυκλέτες, διότι ο σχεδιασμός των πλαισίων τους ακολουθούσε κατά γράμμα τη σχεδίαση των αγωνιστικών μοτοσυκλετών τους, αδιαφορώντας για την εύκολη και γρήγορη τοποθέτηση του κινητήρα στις γραμμές παραγωγής και σπανίως είχαν αφαιρούμενα τμήματα. Επίσης οι Ιταλοί αδιαφορούσαν για κάποιες λεπτομέρειες στο σχεδιασμό των πλαισίων τους, όπως ας πούμε η απευθείας σύνδεση του πλαϊνού σταντ πάνω στα κάρτερ του κινητήρα, που είχε ως αποτέλεσμα το βάρος της μοτοσυκλέτας να “ανοίγει” τα ζεστά-μαλακά κάρτερ μετά από κάθε βόλτα και να προκαλεί διαρροές λαδιού…

Οι Ιταλοί σχεδίαζαν και κατασκεύαζαν πλαίσια έχοντας στο μυαλό τους μόνο την συμπεριφορά της μοτοσυκλέτα στη γρήγορη (αγωνιστική) οδήγηση, ενώ οι Ιάπωνες είχαν στο μυαλό τους τη διαδικασία παραγωγής και την πρακτικότητα.

 

Έως τα μέσα της δεκαετίας του ’70, τα ελαστικά των μοτοσυκλετών ήταν στενά και οι πίστες είχαν πολλές ευθείες και λίγες ανοιχτές στροφές. Η ανάγκη να πλαγιάζουν οι μοτοσυκλέτες ήταν μικρή, οπότε η μοναδική δουλειά που είχε να κάνει το πλαίσιο μιας μοτοσυκλέτας έως τότε ήταν η σταθερότητα στην ευθεία με υψηλές ταχύτητες.

Ένα απόλυτα άκαμπτο πλαίσιο και το χαμηλό κέντρο βάρους ήταν το μόνο που χρειαζόσουν, κάτι που βόλευε τα ιαπωνικά εργοστάσια με τους τεράστιους σε όγκο αερόψυκτους τετρακύλινδρους κινητήρες να είναι χαμηλά τοποθετημένοι, ενώ τα μακριά  μεταξόνια και οι μεγάλης διαμέτρου τροχοί βοηθούσαν τον τομέα της σταθερότητας.

Άλλωστε δεν είναι τυχαίο πως τη δεκαετία του ’70 έγιναν τόσο δημοφιλή τα “Monocoque” πλαίσια με την απόλυτη ακαμψία και τις μηδενικές ελαστικότητες.

Τα προβλήματα για τους Ιάπωνες άρχισαν να εμφανίζονται όταν τα ελαστικά των μοτοσυκλετών έγιναν slick στους αγώνες ταχύτητας και ταυτόχρονα άρχισαν να γίνονται όλο και πιο φαρδιά στις μοτοσυκλέτες παραγωγής.

Το ανώτερο επίπεδο κρατήματος των ελαστικών επέτρεψε στις μοτοσυκλέτες να πλαγιάζουν περισσότερο και με μεγαλύτερες ταχύτητες και έβαλε μέσα στο παιχνίδι τη συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας στις στροφές.

Τα Ιαπωνικά πλαίσια παραγωγής δεν μπορούσαν πλέον να ανταπεξέλθουν σωστά σε αυτές τις νέες απαιτήσεις. Ήταν η χρυσή εποχή για τις ευρωπαϊκές βιοτεχνίες κατασκευής πλαισίων, που έφτιαχναν ισχυρότερα πλαίσια από χρωμιομολυβδενιούχο ατσάλι, χωρίς τους περιορισμούς που είχαν οι Ιάπωνες από την διαδικασία μαζικής βιομηχανικής παραγωγής. Εταιρείες όπως η ιταλική BIMOTA και η βρετανική HARRIS έβγαλαν περιουσίες έως και το τέλος της δεκαετίας του ’80.

Η πρώτη ιαπωνική εταιρεία που προσπάθησε να σχεδιάσει ένα πλαίσιο παραγωγής για τις ανάγκες της νέας εποχής ήταν η Yamaha με το FZ 750, βάζοντας στο στόμα μας τις λέξεις Genesis και Deltabox. Η φιλοσοφία “Genesis” ήθελε το μπλοκ τον κυλίνδρων να γέρνει εμπρός στις 45⁰ μεταφέροντας το βάρος του κινητήρα κοντά και χαμηλά στον εμπρός τροχό για σταθερότητα στις υψηλές ταχύτητες, ενώ την ίδια στιγμή ο εμπρός τροχός έγινε μόλις 16” από 18-19” για μείωση του γυροσκοπικού φαινομένου, αλλά και για να κρατηθεί η γωνία κάστερ και το μεταξόνιο σε λογικά επίπεδα προς όφελος της ευελιξίας.

Η λέξη Deltabox περιέγραφε το τριγωνικό σχήμα του πλαισίου από σωλήνες τετραγωνικής διατομής και ήταν εμπνευσμένο από τα δίχρονα YZR 500 των GP.

Πρακτικά αυτή η αρχιτεκτονική είχε μεγαλύτερο όφελος στις ευθείες και ελάχιστο στις στροφές, διότι το πολύ χαμηλό κέντρο βάρους δεν βοηθά την ευελιξία και ο τροχός των 16” δεν έχει ομοιογενή συμπεριφορά. Έτσι η τελευταία εξέλιξη των πλαισίων Genesis χρησιμοποιούσε τροχούς 17”, ενώ το 1988 η Kawasaki με το ZXR 750 και το κάθετο μπλοκ κυλίνδρων του κινητήρα της, έγινε το πρότυπο των ιαπωνικών τετρακύλινδρων superbike έως την εμφάνιση της Yamaha R1 με το tri-axes κιβώτιο, που μίκρυνε ακόμα περισσότερο το μήκος του κινητήρα, επιτρέποντας τη χρήση μακρύτερου ψαλιδιού.

Όλα αυτά τα χρόνια που οι Ιάπωνες πειραματίζονταν με δεκάδες διαφορετικά είδη πλαισίων, προσπαθώντας να ακολουθήσουν την εξέλιξη των ελαστικών, οι Ιταλοί συνέχιζαν να κατασκευάζουν πλαίσια με τα ίδια υλικά και την ίδια αρχιτεκτονική που χρησιμοποιούσαν επί δεκαετίες…

Και απ’ ότι κατάλαβε πρώτη η Honda αντιμετωπίζοντας τις Ducati 851/888 και 916 στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα Superbike, οι “νεροσωλήνες” των Ιταλών ήταν πολύ ανώτεροι από τα εντυπωσιακής εμφάνισης ογκώδη αλουμινένια πλαίσια των εργοστασιακών RC 30 και RC 45. Με τα slick ελαστικά να έχουν πλέον εντυπωσιακού επιπέδου κράτημα και τις μοτοσυκλέτες να πλαγιάζουν συνεχώς πάνω από τις 55⁰ στις στροφές, οι αναβάτες των Honda έβλεπαν μπροστά τους τις Ducati να “κυματίζουν” οριακά πλαγιασμένες μέσα στη στροφή, ακολουθώντας τις ανωμαλίες της ασφάλτου και να ανοίγουν πολύ νωρίτερα το γκάζι στις εξόδους. Την ίδια στιγμή τα εντελώς άκαμπτα αλουμινένια “δοκάρια” των ιαπωνικών μοτοσυκλετών χοροπηδούσαν πάνω από τις ανωμαλίες της ασφάλτου, καταπονώντας υπερβολικά τα ελαστικά τους, κάνοντας εύκολο το σπινάρισμα στο άνοιγμα του γκαζιού και την ίδια στιγμή οι αναβάτες είχαν ελάχιστη αίσθηση για το επίπεδο πρόσφυσή τους.

Ο λόγος που τα πλαίσια των Ducati κατάφερναν να είναι άκαμπτα όταν η μοτοσυκλέτα ήταν όρθια στην ευθεία και να αποκτούν χαρακτηριστικά ανάρτησης όταν η μοτοσυκλέτα πλάγιαζε υπερβολικά, έχει να κάνει κυρίως με την μακροχρόνια τεχνογνωσία των Ιταλών “Μαστόρων” στην κατασκευής πλαισίων από “νεροσωλήνες” χρωμομολυβδένιου.

Το συγκεκριμένο κράμα έχει συγκεκριμένες ιδιότητες “ελαστικότητας” και αν ξέρεις σε ποιο μήκος να κόψεις τον κάθε σωλήνα και πώς να τους ενώσεις μεταξύ τους, τότε μπορείς να επιτύχεις με πολύ μεγάλη ακρίβεια τη συμπεριφορά του στις δυνάμεις που ασκούνται πάνω του από διαφορετικές κατευθύνσεις.

Άλλωστε δεν είναι καθόλου τυχαίο πως όλα τα εργοστάσια κατασκευής πλαισίων για αγωνιστικά go-kart είναι ιταλικά και φυσικά φτιάχνονται από “νεροσωλήνες” ίδιους με των ιταλικών μοτοσυκλετών, διότι τα go-kart δεν έχουν αναρτήσεις και το πλαίσιό τους είναι εκείνο που έχει το ρόλο ανάρτησης.

Επίσης αν ξέρεις πόσο μήκος, πόσο πάχος, πόση διάμετρο και σε πιο σημείο να κολλήσεις τους “νεροσωλήνες” μπορείς να έχεις σε κάθε πίστα ένα ειδικά σχεδιασμένο πλαίσιο ή με μερικές αλλαγές στους σωλήνες τοπικά να επιτύχεις την ακαμψία ή την ελαστικότητα που θέλεις, στο σημείο που θέλεις!

Κι αυτό ακριβώς έκανε τότε η Ducati στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα WSBK, όπου είχε πάντα μαζί της σε κάθε αγώνα έναν “μαστρο-συγκολλητή” για να προσαρμόζει τα πλαίσια στις ανάγκες της συγκεκριμένης πίστας.

Προφανώς η Honda δεν μπορούσε να έχει χυτήριο και πρέσες για να φτιάχνει επί τόπου διαφορετικά αλουμινένια πλαίσια…

Το αποτέλεσμα αυτής της εμπειρίας της Honda από τους αγώνες του WSBK τη δεκαετία του ‘90, ήταν η παρουσίαση του CBR 600 F4, της πρώτης Ιαπωνικής μοτοσυκλέτας με αλουμινένιο πλαίσιο το οποίο είχε “ελεγχόμενες ελαστικότητες” και ταυτόχρονα χρησιμοποιούσε τον κινητήρα ως ενεργό τμήμα του πλαισίου (Pivotless).

Σήμερα, την ίδια ακριβώς φιλοσοφία ακολουθεί η Ducati στα MotoGP σχεδιάζοντας καλάμια πιρουνιού, ψαλίδια και monocoque πλαίσια από carbon - ένα υλικό υψηλής τεχνολογίας, το οποίο σου επιτρέπει να επιτύχεις συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ελαστικότητας σε συγκεκριμένα σημεία του… αν φυσικά ξέρεις πώς να το κάνεις!