Композитные материалы

часть первая и вторая

Трек был коротким. Очень. Двадцать километров туда-обратно. Но сочетающих в себе почти все виды покрытия. Гравийная полоса и грунтовая дорога, асфальт тротуарный и велодорожка, асфальт дорожный и легкий городской трафик. Так что можно было проверить быстро управляемость и удобство. И вывести некоторые выводы.

рама в общем:

• Оно едет. Что несколько удивительно (для меня).

• конструкция - крепкая. За все время не было ни одного свидетельства появления каких-либо разрушений. Как от дорожной вибрации так и целенаправленных силовых ударов (съезд с бордюров). Кстати, попытка встать в раму ногами - тоже ни к чему не привело, т.е. рама легко выдержит вес в 70+кг на нижней ферме.

• амортизированные тяги никак не влияют на движение. Более того - они сглаживают микроколебания колеса и не передают их в виде вибраций в руль.

• При этом - есть амортизация рамы. Вполне сравнивая с карбоновой рамой (!!!). Однако чувствуется совершенно по другому из-за развесовки (неравномерность распределения веса на разные колеса).

• Велосипед очень устойчив в прямолинейном движении. Даже усиленное агрессивное "виляние" с целью уйти в срыв - ни к чему не приводило: заднее колесо весьма слабо выходило на траекторию движения.

• Да, вырос радиус разворота и вообще разворот воспринимается по другому. А вот выворот колеса при долгом развороте - вероятен, поэтому нужно снижать скорость.

• Нужно по другому оценивать место для поворотов. Брать чуть больше места, чтобы заднему колесу хватило траектории.

• нужно полностью менять крепление тросиков к раме. Мои попытки как-то приклеить держатели на эпоксидке на краску рамы - полностью провалились. Все точки пришлось заменять на стяжки.

колеса:

• Но в линейном движении неровности дороги (на грунтовой, к примеру) нивелируются длиной. Даже на тонких шинах (1.95дюйма). Плюс из-за распределения веса, переднее колесо не "зарывается", что дает ощутимые надежны на сыпучие грунты (но нужна более широкая покрышка).

• Если взять колеса по максимум доступного - 27.5 диаметра или покрышки 2.1+ - мягкость хода будет весьма комфортная. Влезут ли большие колеса и толстные покрышки - сложно сказать. В переднее - должно, а вот назад - под вопросом.

• на дороге выбранные покрышки с мелким рифленным протектором - вполне хорошо на большинстве покрытий. Да, есть ощущение срыва на крупном гравии, но с другой стороны - это вообще в принципе не очень подходящее место для поездок.

мелочи выбора комплектующих:

• Внезапно оказалось очень некомфортно ехать на простом руле-балке. Учитывая то, что я несколько лет езжу на "бабочке" - отсутствие комфортных хватов очень чувствуется.

• односторонние механические тормоза - нужно менять. Это просто отвратительно, очень громко и неудобно.

• система 1х9 с кассетой 11х40 - жить может. Но тяжко. Да, передач вполне хватает на 36т звезде, но диапазон с очень большими интервалами. Отчего переключение очень резкое...как рубильник. Но вот возможность за одно нажатие сбросить 5(!)передач - действительно впечатляет. Но нужно искать какой-нибудь подъем. И желательно уже в загрузке.

• мягкое седло, купленное в Окее - на сезон хватит.

В общем: рама вышла очень....привлекательной. В прямом смысле. Чужое внимание - обеспечено :)

Перехожу на грузовые тесты.

Собственно по оснастке - тут мало что изменилось (если не считать неотображенной замены стяжек на виниловую пленку для закрепления рубашек тросиков). Фанерная платформа на двух вклеенных "бонках". Сверху - небольшая по ширине сумка. Тоже дополнительно закрепленная в раму. В край бортов вставлен пластиковый профиль - он позволяет сумке "держать" борт от изгибания грузом.

И сверху - верхний притяжной крючками за петли - чехол. Внутрь загружен небольшой груз. Два спальника, пара ковриков, полтора литра воды - в общем, лишь бы забить объем и дать небольшую нагрузку на переднее колесо.

Да, платформу можно сделать шире. и сумку - больше. Добавить боковые поддерживающие контрфорсы - и все будет хорошо держаться.

Да, можно было бы загрузить больше. Три пятилитровые канистры воды к примеру. Но для тестов - мне хватит того что есть. Проверить раму на крепость? я спокойно стоял в центре рамы. и даже подпрыгивал. Держит.

Итак, тест на этот раз чуть другой. Лесные грунтовые тропинки, песчаные и гравийные "языки", раздолбанные волнистые грунтовки, асфальт и т.п.

Выводы:

• внезапно велосипед очень хорошо едет по песку. Не закапывается колесами, не буксует и не теряет мобильности. Узкие покрышки и длинная база очень хорошо держат направление движения.

• На ухабистой дороге опять же - длинная база не дает заметной потери хода. Да, скорость снижаешь из-за необходимости искать путь и нужно все-таки подымать "задницу", потому что прямолинейные провалы все-таки отдаются.

• Выше скорость - лучше ход. Велосипед очень не любит низкой скорости. Наоборот - чем выше скорость тем выше устойчивость и самовозвращение на курс. Да и вообще велосипед склонен к прямолинейному движению, даже если нужно подкорректировать маршрут.

• Однако неровная поверхность вызывает дисбаланс и амортизацию всей рамы. Она в прямом смысле гибко "гуляет" и возвращает обратно.

• Нужно заранее, за десяток метров, оценивать возможности поворота, разворота, объезда и траектории движения. Попытка заложить вираж происходит по весьма широкому пути.

Но....всплыли некоторые конструкционные косяки.

Спустя некоторое время специального вызывания болтанки и люфта - стали самостоятельно вытягиваться резьбовые втулки. Да, они были запрессованы, да - забитый с боков клей не давал им прокручиваться. Однако отсутствие насечек и гладкая поверхность - привела к тому, что втулки просто вытягивались вибрацией.

Причем процесс шел длительно шел в течении примерно 30-40 минут. Это удалось поймать на записанных видео-фрагментах.

Итог был...красочный. Во время очередного объезда людей вдруг одна за другой стали отстреливаться тяги. С последующей потери управляемости. И небольшим падением :) "небольшим" потому что "что-то идет не так" уже было понятно, заметно, скорость сброшена и началось торможение. После я, конечно, впрессовал втулки и доехал домой. Но уже без издевательств.

В общем, данный момент нужно будет исправлять. Или все-таки искать нормальную трубу и делать коромысла с контр-фиксацией болтов или искать токаря и изготавливать цельные части нужной формы. Хотя я не оставляю и варианта попробовать воссоздать нужную форму. Но это - уже когда-нибудь потом.

Что дальше... не знаю. Продавать - долго и сложно. В общих чертах потрачено около 50+ тысяч рублей. На раму и оснастку. Можно сэкономить конечно, покупая части на алиэкспресс или авито. Но сделать "на продажу" - я не умею, потому что есть очень сильные заметные непродажные косяки. Скорее всего велосипед пробудет в данной комплектации, а позже - разобран и пойдет на обновление велосипеда ребенка. Смену его ободных тормозов на дисковые, смену 24дюймовых колес на 26, смену трансмиссии с 3х7 на 1х9.

И еще раз:

Велосипед создан исключительно просто так. Проверить способности и возможности. Для эксплуатации он мне просто не нужен. Даже в условиях планирования на лето.

Для начала сразу добавлю: 1) мне не нужен каргобайк для перевозки грузов. Это именно челендж (вызов) для себя и своих способностей. 2)это сокращенная статья. Полные версии - на дзене. Здесь не выходили по причине "политического бана" %)

Все началось где-то в марте. Вначале в ленте ютуба появились ролики про каргобайки, потом их стало больше, стал смотреть конструкции, устройства, виды... и понеслось. Вдруг внезапно неожиданно захотелось создать свой. Но с некоторыми... уточнениями и ограничениями.

• Грузовой велосипед. Т.е. велосипед предназначенный для перевозки грузов. Без багажников, сумок и прочего. Который изначально приспособлен и создан для перевозки грузов. Внутри рамы. И это - важно.

• Колесная рама - увеличенной длины. Специально чтобы вместить грузовое пространство.

• Колеса - заднее - 26, переднее - 24. Это обусловлено необходимостью сохранить форму, увеличить переднее пространство. И - ходовыми задачами.

• Велосипед "подточен" под туризм. Так что это и возможность проезда по относительно хорошим дорогам, и при этом - возможность проезда по узким колеям и тропинкам. От этого и выбор колес выше "грузового городского формата", так и ширина велосипеда - без широкой платформы. И возможность апгрейда увеличения диаметра колес. Так что сразу ухожу от популярных "западных" размеров в 20дюймов в сторону 24-26 с перспективой до 27.5.

• Для перевозки груза - небольшая узкая (30-40см) платформа в нижней части, на которую будет закрепляться большая закрытая сумка. Или это будет одна "внутрирамная" сумка, Или внутрирамная платформа с креплением "молле" для подвеса сумок и т.п. или просто платформа. В общем, оставить возможность модификации.

• Трансмиссия упрощенная до 1х. Я привык к такому выбору. При этом задняя кассета - до 11-40+. Что в при передней звезде 36-38 даст хороший выбор скорости в любых условиях и уклонах. Для удешевления - 9-10ск.

• Материалы обусловлены возможностями. У меня нет сварочного аппарата и доступа к трубам. У меня есть ...балкон и стол. И небольшой опыт и понимание работы с композитами при полном отсутствии опыта сварки труб. К тому же композиты обещают небольшой выигрыш в весе, по сравнению и сталью.

Собственно 3D модель для проверки размеров

И масштабная модель для понимания размеров.

В общем, более подробно - тут:

О конструкции:

1. Задний треугольник, как самая сложная и труднореализуемая часть - от донора. Да, я знаю что ее можно сделать из труб и кое кто делал даже из печати карбоном и из ровных труб... Но для меня это пока сложно. Так что - алюминиевая рама подходящего дорога с отрезанием всего лишнего.

2. Остальная рама - полностью композитная, из стеклопластикового профиля.

3. сборка узлов - эпоксидная смола и базальтовая ткань. Почему именно она? Потому что не хотелось работать с стеклотканью дома. Слишком это ...опасно.

Профиль мне доставили из ...Старой Купавны (Подмосковье). Вот внезапно. В Петербург. Нет, в СПБ тоже есть несколько производств...но они зарядили минимальную "розничную" партию в 100-300 погонных метров. Когда нужно - 6-9 метров всего. Был еще вариант из Владивостока %)

Итак, профиль - 20х40х3 (изначально в расчетах - 40х40х3). В виду уменьшения профиля было решено сделать двойной только нижнюю ферму (с перехлестом профилей), а верхние балки - сделать тоньше.

Резка профиля - купленной болгаркой. Смола - ЭД-20. Ткань - базальтовая. Намотка, пропитка, обертывание полиэтиленом, уплотнение - скотч. Так связывалась нижняя балка и изготавливались рулевые стаканы. Ткань резалась лентами. Это, конечно, не так удобнее как кусками, но позволяет лучше натягивать полотно и выжимать смолу.

Затем уже начался поиск донора, отрезка лишнего и постепенное наращивание рамы фрейма.

Поскольку стапеля нет... как и свободного места, пришлось выкручиваться. Фактически каждая часть выставлялась, калибровалась по лазерному уровню, закреплялась зажимами, добавлялась следующая часть. Швы фиксировалось эпоксидным клеем и так далее до формирования полного фрейма. После чего последовательно в несколько слоев укреплялось лентами ткани и смолы. Правда для задачи выставления пришлось временно оккупировать детскую комнату сына.

Итог на каком-то этапе для сравнения с найнером:

видео:

Покраска...вот тут было очень много фейлов. Тотальных. Тут у меня опыта нет. Я пытался прошпаклевать стекловолоконной шпаклевой сильные провалы, но как оказалось - это нужно было делать более основательно. Грунт аэрозольным баллоном на балконе - родило сильные подтеки. Отвратительные. А уж длительный сильный запах грозил разводом. Так что была куплена более добрая краска в банке, кисти и в три захода кривыми руками, заляпав балкон добился хоть какого-то равномерного цвета тушки. Вес фрейма - ровно 10кг.

Некоторые выводы:

-Смолой работать понравилось. Да, не забывать о дозировке (вес ткани = весу смолы), перчатках, запасе стаканчиков и заранее приготовить все для работы в одном месте.

-базальтовая ткань весьма шустро убивает ножницы. Особенно если резать вдоль нитей. Так что для разметки лучше из полотна вытягивать 2-3 нити и потом уже по этой "стрелке" - резать.

-вытянутые нити и прочие обрезки - пригодятся для плотной фиксации. Так что выбрасывать не нужно, но - хранить отдельно.

-Сразу и много смолы мешать опасно. Большие объемы весьма сильно нагреваются. И если готовая деталь нагревалась до 37 градусов, то 20грамм оставленной без внимания смолы неплохо деформировали стаканчик.

-И лучше взять еще-вот-раз пару перчаток, чем заляпать смолой окружающее пространство :)

Далее что? Создание управления и комплектация навесным. И это растянулось на весьма длительное время. Но об этом - тут в следующей статье.

Вопрос к профи по композитам и к тем, кто успешно делал капоты американских тягачей.

Купил капот б/у на Фрэда Коламбию. Внутренняя панель капота - новая (переклеенная), наружняя панель вот с такой трещиной

Структура композита видна на разрушенном при дтп

Между проемами под фару и радиатор - самое напряжённое место из-за торсиона капота. Торсион выполняет роль усилителя для подъёма капота без особых усилий (капот весит около 100 кг). Т.е., при закрытом капоте, в этом месте возникает довольно большая растягивающая нагрузка на композит. При открытом капоте, трещина практически закрывается.

На Фрэдах я видел заплатки из нерж или алюминия на сквозных болтах, но, как мне думается, - это времянка, т.к. просверленные отверстия уже являются концентраторами.

Вопрос, как скрепить и усилить это место?

От старого капота куски отрезать можно для латок.

Есть мысль присобачить латку на эпоксидку (зашлифовав до матрицы) и стянуть дополнительно болтами на резьбовые заклёпки. Но, а вдруг есть мысль поумнее)