Рамный или несущий? Какой тип кузова лучше для внедорожника и почему
Споров по поводу того, какая конструкция автомобильного кузова лучше — рамная или несущая, становится все меньше. Использование современных материалов и передовые методы проектирования позволяют создавать структуры, обеспечивающие несущему кузову и легкость, и прочность. И не случайно новейшие Land Rover Defender и Land Rover Discovery имеют в своей конструкции именно несущие кузова. А ведь эти автомобили — признанные покорители бездорожья.
Если абстрагироваться от эмоций, то обе «стороны баррикады» по-своему правы. Важно, для какой цели приобретается автомобиль. Нужен легкий грузовичок? В этом случае рама действительно позволит обеспечить повышенную грузоподъемность, да и клиренс в зависимости от степени загрузки существенно меняться не будет. Вы большой поклонник жесткого бездорожья и путешествия по непроходимым дебрям доставляют вам несказанное удовольствие? Возможно, рамная конструкция вам и в этом поможет, но это уже не столь очевидно. Здесь главным преимуществом «рамника» станет возможность обеспечить большие, нежели у несущих аналогов, ходы подвески. Кроме того, лонжероны — это дополнительный демпфирующий элемент, который экранирует шумы и вибрации от дороги. В случае с несущими кузовами конструкторам придется озаботиться дополнительной шумо- и виброизоляцией. Немаловажен и другой момент: кузов для рамных машин легче модифицировать, то есть у разработчиков появляется больше возможностей для расширения модельной гаммы, базирующейся на одной платформе.
На «стапелях» сборочного конвейера —
кузова нового Land Rover Defender.
В то же время рамный внедорожник будет обладать большей массой — только рама потянет килограммов на 200. Понятно, что это не буквальная разница в весе, так как сам несущий кузов, с набором усиливающих его элементов, тоже не легок. Но, тем не менее, несущая конструкция легче рамной. А значит, и динамические показатели, и экономичность у такого автомобиля, при равной «энерговооруженности», будут выше. Как и управляемость. Реакции на работу рулем более легкого автомобиля станут четче — и центробежные силы, и инерционные массы в этом случае сократятся. Здесь хорошим примером могут служить спорткары с каркасом безопасности. Такой «монолит» создает максимально жесткую связь между передней и задней подвесками, позволяет очень точно настроить характеристики амортизаторов, обеспечивает отличную обратную связь… Если же говорить о динамическом комфорте, то и тут будет лидировать автомобиль с несущим кузовом.
Так собирались рамные конструкции первых Defender.
Еще больший вклад несущий кузов вносит в повышение уровня пассивной безопасности. На раме сложнее спроектировать зоны программируемой деформации, так как при расчетах приходится рассматривать два конструктивных элемента: сам каркас и закрепленный на нем через эластичные подушки кузов. Случаи, когда во время ДТП эти крепления разрывало, отнюдь не редкость. Кроме того, в несущей конструкции легче спроектировать направляющие, по которым двигатель после удара уйдет вниз, а не в салон.
Так изнутри выглядит структура современного несущего кузова. Лонжероны, коробы, усилители. И комбинации различных материалов.
Многие считают, что «рамники» долговечнее. Но и в этом случае все не так просто. Во-первых, сама рама подвержена коррозии. Во-вторых, удары, пришедшиеся в определенные зоны рамы, могут привести к ее деформации, а значит и замене. А эта операция потребует и времени, и значительных финансовых вложений. Что касается кузова, то его долговечность зависит от того, насколько хорошо он защищен от коррозии, и этот момент, конечно же, в большинстве случаев учитывается. Например, производятся различные виды оцинковки, а при конструировании стараются исключить возникновение гальванических пар (как, к примеру, при непосредственном контакте стали и алюминия — комбинации материалов, все шире и шире используемой в современном автомобилестроении). Да что там современные, высокотехнологичные кузова — по нашим дорогам еще вовсю бегают ВАЗ-2121 «Нива» с несущими кузовами, которым от рождения по три десятка лет.
Внедорожные возможности нового Land Rover Defender. A: угол съезда 40°. B: угол рампы 28° (для версии 90 — 31°). C: угол въезда 38°. D: боковые воздухозаборники помогают автомобилю преодолевать брод глубиной до 900 мм. 
Структура кузова нового Land Rover Defender. A: 29 000 Нм/град. Самый жесткий алюминиевый кузов Land Rover.B: до 18 тонн рывковой нагрузки, приложенной к буксирным крюкам. C: структура в три раза более жесткая, чем традиционная рамная конструкция. D: до 300 кг статической нагрузки на крышу и до 168 кг динамической нагрузки на крышу. E: до семи тонн вертикальной нагрузки на подвеску.
Инженеры компании Jaguar Land Rover имеют богатый опыт проектирования как рамных конструкций, так и несущих кузовов, и возможностей для сравнения характеристик у них более чем достаточно. Кстати, в автомобилях Land Rover использовались и «переходные» варианты, такие как интегрированная рама. По сути это — силовой каркас, повторяющий геометрию кузовных элементов. В ходе испытаний выяснилось, что жесткость кузова с интегрированной рамой Land Rover Discovery третьего поколения составляет 15 000 Нм/град., что само по себе отличный результат. Но прогресс не стоит на месте: у более свежего несущего кузова Discovery пятого поколения этот показатель в полтора раза выше: 23 000 Нм/град. А новый Defender и вовсе бьет все рекорды, демонстрируя 29 000 Нм/град. Согласитесь, весьма неплохой аргумент.
Юрий Овчинников,
организатор трофи-рейда Ladoga Trophy
Рама – это навсегда: почему автомобили с несущим кузовом никогда не вытеснят рамные
Первые серийные автомобили с несущим кузовом появились еще в 30-х годах прошлого века, а в 2011-м сошел с конвейера последний рамный седан Ford Crown Victoria. Но рамы никуда не денутся, и мы объясним, почему.
Предтечи
К тому времени у многих марок стали появляться массовые модели, производство которых стремились удешевить и упростить в числе прочего и за счет снижения материалоемкости и упрощения технологии сборки. Распространенные тогда конструкции с рамным шасси и кузовами на деревянном каркасе к этому не располагали, и, несмотря на более высокую цену стали, кузовостроение переориентировалось с древесины на металл.
Кузова стали варить из штампованных металлических деталей. Конструкторам, получившим в свое распоряжение технологии штамповки каркасных деталей нужного профиля и прочности, оставалось лишь усилить пространственную конструкцию кузова до той степени, чтобы она могла нести на себе узлы и агрегаты всего автомобиля.
Методики расчета и технологии металлообработки к тому времени достигли того уровня, когда стало возможным при массовом производстве достигать небольшого веса и достаточной жесткости трехмерной системы.
Lancia Lambda Torpedo 4 Series 1922-1924
Opel Olympia 1935-1937
Так, собственно, и родился несущий кузов автомобиля. Первые безрамные серийные легковушки — итальянская Lancia Lambda (1922 г.) с открытым кузовом «торпедо». Потом были компактный седан Opel Olympia (1935) и ставший впоследствии легендарным переднеприводный Citroen 7 Traction Avante (1934). Они показали, что рама для массовой легковой машины вовсе необязательна. Но эти автомобили были сродни сегодняшней Tesla или BMW i8. О них знали все, но имели очень немногие.
Перелом
К середине ХХ столетия обозначилось еще одно существенное преимущество цельнометаллического несущего кузова перед рамной конструкцией. Общественность начала заботиться о пассивной безопасности транспортных средств. Краш-тесты показали, что машины с лонжеронной рамой опасны при самых распространенных столкновениях — фронтальных.
Слишком жесткая рама не позволяла «передку» автомобиля деформироваться и в нужной степени поглотить энергию удара, в итоге пассажиры в салоне получали смертельно опасные травмы от удара о детали интерьера.
У безрамного автомобиля оказалось гораздо проще рассчитать зоны деформации для самых «популярных» типов столкновений и обеспечить сохранность «обитаемой капсулы». Несущий кузов также позволял конструкторам при его существенном смятии от лобового удара направить тяжелый силовой агрегат под днище, а не в салон, как нередко происходило у рамной конструкции, закрытой снизу жесткими лонжеронами.
Таким образом, сформировался целый комплекс причин, приведших к отходу от широкого применения рамных конструкций:
1. Появление технологий производства несущих кузовов небольшой массы и достаточной жесткости;
2. Борьба за облегчение автомобилей;
3. Стремление увеличить полезный объем кузова;
4. Желание улучшить управляемость автомобиля за счет снижения центра тяжести;
5. Повышение требований к пассивной безопасности автомобиля.
Автомобиль Nash 1942 г. На рисунке выделены усилители кузова.
Долгое расставание
Мир легковых автомобилей расставался с рамами не спеша. В Европе это происходило по мере смены моделей в производственной программе ведущих автомобильных марок, то есть относительно быстро. А вот в Новом Свете процесс затянулся всерьез.
Стремительное развитие потребительского рынка в послевоенной Америке привело к частому, буквально ежегодному обновлению модельных линеек. Непрерывная работа над рестайлингами и сменой моделей облегчалась благодаря рамным конструкциям американских машин: оставляя шасси неизменным многие годы, конструкторы обновляли только кузов.
К тому же рамной архитектуре как нельзя лучше соответствовала концепция американских дорожных дредноутов в целом: высокие требования к плавности хода, большие габариты (длина до 5,5 м, ширина до 2 м), тихоходные многолитровые двигатели (объем до 5-6 л), значительная масса (более 2 т), которая порой выдавалась рекламистами тех лет за достоинство.
Ford Crown Victoria police interceptor
По указанным причинам рамные конструкции продержались в американском автопроме вплоть до 2011 года, когда был закрыт завод, выпускавший последнего из полноразмерных могикан — Ford Crown Victoria, который мы все знаем по американским боевикам 1990-х и 2000-х годов как основной транспорт полиции.
Машина была прочной, выносливой и комфортабельной, хотя по нынешним меркам при существенных габаритах (5,4 х 2,0 х 1,5 м) не могла похвастать соответствующим пространством в салоне. Следующий полицейский Ford — седан Taurus Police Interceptor (о нем мы писали в статье про американские модели, которые нельзя купить в России) — выполнен уже по цельнонесущей схеме.
А как же офф-роуд?
Не так все просто сложилось в сообществе автомобилей-внедорожников: лишить их рамы без существенных потерь оказалось сложнее. Как минимум потому, что езда по плохим дорогам или бездорожью так или иначе предполагает частое «вывешивание» машины — ее диагональный перекос.
Чтобы обеспечить при этом сохранение геометрии несущего кузова, необходимо значительно усиливать его за счет дополнительных косынок, распорок, более мощных балок. В противном случае неизбежны перекосы проемов с невозможностью открыть или закрыть дверь, а то и усталостные трещины в самых нагруженных местах. Ситуация усугубляется тем, что большинство внедорожников имеют крупные пятидверные кузова, обеспечить пространственную жесткость которых еще труднее.
В общем, полностью «забрать» раму у больших внедорожников конструкторы не смогли — ее сделали интегрированной. Иначе говоря, облегченные части обычной рамы встроили в силовой каркас кузова. В первую очередь это были продольные лонжероны, развитые до трехмерной формы в определенных «районах» кузова. Так сделали создатели третьего поколения Land Rover Discovery (2004 г.) или Suzuki Grand Vitara (2005 г.) второй генерации.
Рама или не рама — что лучше для внедорожника?
Рама и несущий кузов — в чём разница?
Так называемая рама была неотъемлемым элементом конструкции автомобиля со времён первых самобеглых повозок. И даже ещё раньше: так делали кареты — к крепкой основе из скреплённых между собой прочных балок крепили оси для колес, а сверху ставили пассажирский отсек с полом, боковыми стенками и крышей.
В случае с автомобилями на раме монтируются также силовой агрегат, трансмиссия и подвески, а кузов просто прикрывает все узлы и соединяет органы управления с исполнительными механизмами. А также является основой для комфортного и изолированного пассажирского отсека.
Есть и альтернативная архитектура автомобиля — с несущим кузовом. Как следует из названия, именно он несёт на себе все прочие элементы и является основой конструкции.
Именно к кузову присоединяют мотор, коробку передач, детали подвески и так далее. И поскольку автомобиль строится вокруг кузова, то в основном на него и приходятся все механические нагрузки — скручивание, на излом, ударные и пр.
Почему инженерам не понравилась рама?
Долгое время проектировщики были уверены, что у рамных автомобилей есть ряд существенных плюсов по сравнению с машинами с несущим кузовом. Главный — прочность и долговечность. Обычно рама проектируется из толстого металла и имеет высокую жёсткость, поэтому её сложно деформировать в процессе эксплуатации или ДТП. Также рамные автомобили более ремонтопригодны: достаточно отделить кузов от основы, чтобы получить полный доступ к агрегатам или кузовным панелям.
Однако у рамы есть и огромные недостатки. Например, рамные машины почти всегда довольно тяжёлые. Ведь массивная и громоздкая стальная конструкция по определению весит много. Получаем проигрыш в экономичности, динамике и управляемости. Также рама уменьшает полезный объем кузова. Да и в плане безопасности все не так однозначно, как принято считать в среде автолюбителей («прочнее — значит безопаснее»). Потому что при наличии жесткой рамы сложнее реализовать программируемую деформацию кузова.
Хочется и колется: 5 причин никогда не покупать рамный внедорожник
Мир, в которым мы живем, развивается и движется вперед семимильными шагами, порождая все новые технологии и решения каждый Божий день. То, что вчера было аксиомой, сегодня отправляется в музей. Сейчас под словосочетанием «рамный автомобиль» представляется исключительно внедорожник, пикап, а то и вовсе грузовик.
Между тем, самый настоящий рамный седан сошел с конвейера в 2011 году. И пусть хоть кто-то скажет, что Ford Crown Victory был плохой машиной. Но были причины, по которым легковушка перестала быть рамной.
Рамная машина, какие бы современные и высокотехнологичные стали ни применяли при ее производстве, значительно тяжелее автомобиля с несущим кузовом. И все бы ничего: мотор пободрее, да крутящего момента побольше, но тут как назло решили закрутить экологические нормы и цены на топливо по всему миру. Заплатив за солярку и технологии, сделавшие машину медленнее, но экологичнее, автовладелец начинает считать затраты.
В итоге рамный внедорожник, надежный и ресурсный, стоит дорого или не едет на те деньги, что за него просят. А бездорожья вокруг все меньше, асфальта — все больше. И здравый смысл начинает побеждать.
Держите меня семеро: видео тест-драйв кроссовера Mazda CX-9
А пони — тоже кони: тест-драйв кроссовера Jaguar E-Pace
Кузов большой, а места мало
Увы, рамная конструкция подразумевает уменьшение объема пассажирского отсека, высокую посадку и низкий потолок. Понравится такое не всем. Особенно, в сравнении с конкурентами. Аналогичный автомобиль, но построенный на несущем кузове, будет на порядок просторнее. Логично ведь, что каждому хочется «больше автомобиля за меньше денег»?
Именно выбор покупателей регулярно отправляет раму на покой, замещая ее более легкими и просторными автомобилями с несущим кузовом. Даже в сегменте полноценных внедорожников. Что уж говорить про кроссоверы и прочие легковые автомобили.
Управляемость
Рамную машину невозможно научить ездить так же, как простую легковушку. Она кренится в поворотах, а высокий центр тяжести просто не позволяет некоторые маневры. Особенно сильно этот отрицательный эффект раскрывается на городских улицах, где хочется быстрее, а получается, как у «ГАЗели». Добавив сюда еще и неразрезной задний мост, который обеспечивает впечатляющую надежность, но никак не способствует скоростному маневрированию, водитель, который доселе ездил только на легковушках, начинает испытывать самый настоящий дискомфорт.
Впрочем, это уже дело привычки. Но вот про гонки и слалом на рамной машине точно придется забыть.
«Айфон» на колесах: первый тест-драйв нового кроссовера-купе Geely FY11
Затянул пояс потуже — понял жизнь: тест-драйв Volkswagen Multivan
Номер на раме
Как ни странно, этот крошечный факт имеет в России огромное значение: vin-код, расположенный на раме внедорожника, регулярно становится камнем преткновения при продаже машины. Он быстро приходит в негодность, сгнивая, становится нечитаемым и превращает транспорт в проблему.
Чтобы сохранить номер на раме, его требуется сразу после покупке залепить специальным химическим пластилином. Иначе есть шанс получить «вечный автомобиль». Снять его с учета будет крайне проблематично. Ну или в утиль.
Пассивная безопасность
Рамные автомобили куда опаснее для всех окружающих, чем их коллеги с несущим кузовом. Очень немногим — и чаще всего, японским — компаниям удалось создать раму, которая складывается в случае аварии безопасно для пассажиров, пешеходов и других водителей. Отечественный же рамный транспорт а-ля УАЗ знаменит тем, что даже при незначительном, вполне будничном столкновении кузов может просто сорвать с рамы, что грозит большими бедами для всех окружающих. И внутри сидящих.
Крупные города и мегаполисы всеми силами стараются изжить этот архаичный транспорт со своих улиц, усиливая контроль за выхлопом, задирая цены на бензин и требуя безопасности от всего движимого имущества.
Впрочем, рамные машины все равно популярны в России, ведь только рамная конструкция способна на протяжении десятилетий противостоять кошмару русской дороги без последствий для кузова. А это в наших широтах ценится намного выше, чем какие-то там экологические нормы и требования к безопасности.
Рама или несущий кузов: что лучше?
Приветствую вас, мои дорогие читатели! В данной публикации, друзья, мы разберёмся в особенностях конструкции кузовов легковых автомобилей, их разновидностях и выясним, что лучше рама или несущий кузов.
Если Вы владелец классического внедорожника, созданного для преодоления самых сложных препятствий, то вы поймете почему он имеет раму. Конечно же, эта статья будет интересна и тем, кто хочет углубить свои знания об автомобилях, кто желает начать с основ – с их каркаса, скелета.
Что лучше рама или несущий кузов
Для начала в общих чертах обозначим, что есть рама. В простейшем виде это две параллельные металлические балки (лонжероны), соединённые между собой множеством поперечин.
К этой конструкции крепится подвеска с колёсами, устанавливается двигатель, а потом сверху навешивается кузов. Причём ничего не мешает разработчикам навешивать на одну и ту же раму разные кузова – в этом проявляется одно из её преимуществ.
Рама в качестве основы транспортного средства появилась с самого зарождения автомобильной техники и активно использовалась в этой роли на протяжении многих десятилетий. В чём причина такого долголетия?
Дело в банальном несовершенстве технологий, из-за которого другие варианты скелетов, например несущие кузова, были более тяжёлыми и сложными в производстве. Но время шло, появлялись новые сплавы, совершенствовались конвейеры и повышались требования безопасности.
Все эти факторы отодвинули рамные остовы в сегменте легковых автомобилей на задний план, уступив место несущим каркасам. Справедливости ради нужно сказать, что рамы не забыты окончательно. На их базе и поныне создают высокопроходимые внедорожники и грузовики, потому что там, где высокие нагрузки, подобные конструкции каркаса авто имеют преимущества.
Эволюция и разнообразие рам
И все же что лучше рама или несущий кузов…Если о рамах, то по своему исполнению рамы довольно разнообразны. Существуют такие виды:
Лонжеронная рама
Лонжеронная рама достаточно простая и популярная конструкция. Два параллельных лонжерона с поперечинами, обеспечивающими жёсткость, которые могут располагаться как в одной плоскости, так и менять свой профиль. Такой тип рамного каркаса используют в наши дни при производстве грузовиков, а также внедорожников.
Хребтовая рама
Хребтовый вид менее популярен, можно даже сказать, что он сейчас является редкостью. Основу такого остова составляет одна балка, расположенная посредине, а к ней, как рёбра крепятся поперечины. К одной из особенностей хребтовых рам можно отнести подвеску, которую в этом случае можно выполнить только по независимой схеме. Главным носителем такого остова были грузовики Tatra.
Пространственные или каркасные рамы
Что может объединять автобусы и спортивные автомобили? Как оказалось – пространственные рамы. Эти каркасы, больше схожие на несущие кузова, представляют собой как бы 3D-модель автомобиля, но только без кузовных панелей.
Рамные и несущие кузова: противостояние
Что ж, друзья, нам осталось выяснить, почему, несмотря на свою простоту, рамные каркасы уступили место под солнцем несущим кузовам.
Одной из главных причин стала их низкая пассивная безопасность – при разработке автомобиля с рамным остовом практически невозможно создать так называемые зоны деформации.Помимо этого, сам кузов, где находятся водитель и пассажиры более уязвим, а если начать его усиливать разными элементами, то в результате получим очень тяжёлую машину, что также недопустимо в современных реалиях.
На этом, уважаемые коллеги, разрешите откланяться. Подписывайтесь на рассылку, и Вы никогда не пропустите свежие и интересные статьи. Делитесь с друзьями в соц.сетях и обсуждайте прочитанное, так вы глубже усвоите материал.
