Come funzionano le auto da corsa NASCAR

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L'auto n. 22 sponsorizzata da Caterpillar. Guarda altre foto NASCAR. Foto per gentile concessione di Caterpillar

All'inizio, le corse di stock-car erano esattamente come sembra. I conducenti hanno effettivamente acquistato auto nuove di zecca dai concessionari e sono andati a correre. Il Associazione nazionale per le corse automobilistiche di stock car (NASCAR), organizzato nel 1947, ha creato un insieme standardizzato di regole per le corse di stock-car e ha stabilito un sistema per la selezione di un campione nazionale basato sulle prestazioni nelle gare in tutto il paese.

Le gare originali si sono svolte su piste sterrate che sono state solcate e irregolari. Le auto non modificate non erano abbastanza resistenti per questo tipo di abuso, quindi NASCAR iniziò a consentire modifiche alle auto di serie per aumentarne la durata. Nel corso degli anni sono state apportate sempre più modifiche, a volte per aumentare la sicurezza (vedi Come funziona NASCAR Safety per i dettagli) ea volte per migliorare la concorrenza. NASCAR controlla rigorosamente tutte queste modifiche, che sono spiegate in dettaglio nel regolamento NASCAR. Le auto vengono controllate per il rispetto di queste regole ad ogni gara.

Oggi, le auto da corsa NASCAR hanno ben poco in comune con le auto da strada. Quasi ogni dettaglio di un'auto NASCAR è fatto a mano. Le carrozzerie sono costruite in lamiera piana, i motori sono assemblati da un blocco nudo e il telaio è realizzato in tubi d'acciaio.

In questo articolo vedremo come sono realizzate queste auto da corsa, partendo da un componente fondamentale per la sicurezza dei piloti e che fornisce le basi per tutto ciò che riguarda l'auto: il telaio.

Ringraziamenti speciali a bruco® e Bill Davis Racing Il telaio di un'auto da corsa NASCAR prima dell'installazione della carrozzeria

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Per esplorare come vengono costruite le auto da corsa NASCAR, abbiamo visitato Bill Davis Racing a High Point, NC.

Questo negozio acquista i suoi telai prefabbricati da un fornitore di cornici. Il telaio è costituito da una struttura in tubolare d'acciaio tondo e quadrato di spessore variabile. La maggior parte della struttura circonda il conducente. Questa parte del telaio - il roll-bar -- è realizzato con i tubi più spessi ed è progettato per stare insieme, proteggendo il conducente durante qualsiasi tipo di incidente (vedi Come funziona la sicurezza NASCAR per i dettagli).

Le sezioni anteriore e posteriore del telaio, chiamate clip frontale e il clip posteriore, sono costruiti con tubi in acciaio più sottili in modo che si schiaccino quando l'auto colpisce un'altra macchina o un muro. Oltre ad essere pieghevole, la clip anteriore è progettata per spingere il motore fuori dal fondo dell'auto - piuttosto che nell'abitacolo - durante un incidente.

Quando il telaio entra nel negozio, il firewall (il pannello metallico che separa il vano motore dall'abitacolo) e pannelli del pavimento sono saldati, insieme a varie staffe di montaggio per cose come motore, sospensioni, sedile, cella a combustibile e carrozzeria.

Il prossimo passo è costruire il corpo e installarlo sul telaio. Questo processo è sorprendente: quasi ogni parte del corpo è realizzata a mano da lamiera piatta.

Alcuni dei 30 modelli utilizzati per specificare la forma del corpo

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Il processo di creazione della carrozzeria per un'auto da corsa NASCAR è incredibilmente laborioso. L'officina impiega 10 giorni lavorativi per realizzare e installare il basamento per una sola di queste auto.

La forma dell'auto è determinata principalmente dalle regole NASCAR. Queste regole sono racchiuse in un set di 30 modelli, ciascuno sagomato per adattarsi a un diverso profilo dell'auto. Ad esempio, il modello più grande si adatta al centro dell'auto dalla parte anteriore a quella posteriore. Quando la sagoma viene posata sull'auto, lo spazio tra la sagoma e l'auto non può superare la tolleranza specificata. Ogni modello è contrassegnato sul bordo con una linea colorata. Se la linea è rossa, la distanza deve essere inferiore a 0,07 pollici (0,18 cm). Se la linea è blu, lo spazio deve essere inferiore a 0,25 pollici (0,64 cm). Se la linea è verde, lo spazio deve essere inferiore a 0,5 pollici (1,27 cm).

I modelli in realtà consentono un piccolo margine di manovra nel design dell'auto. Poiché 30 modelli non sono sufficienti per coprire ogni centimetro del corpo, alcune aree tra le posizioni dei modelli non sono strettamente controllate da NASCAR.

La costruzione di una di queste auto non ha nulla in comune con il modo in cui è fatta una macchina da strada. Ad eccezione del tetto, del cofano e del coperchio del ponte (forniti da Dodge), tutti i pannelli della carrozzeria sono realizzati tagliando e quindi arrotolando a mano lamiere piatte tra i rulli di un Ruota inglese, che piega e incurva lentamente il metallo fino a quando il contorno non corrisponde alle sagome e si adatta alla macchina.

Una ruota inglese viene utilizzata per modellare la lamiera piatta in pannelli di carrozzeria curvi.

Dopo che i pezzi sono stati modellati, vengono saldati all'auto e tra loro, utilizzando i modelli per verificare la loro posizione. Le giunture tra i pezzi vengono saldate e quindi levigate in modo che quando l'auto è finita, è un pezzo liscio e senza cuciture. Le porte non si aprono nemmeno.

Un corpo quasi pronto per essere verniciato

Dopo che la carrozzeria dell'auto è stata installata e levigata, l'auto viene innescata e verniciata. Sono installate tutte le decalcomanie, comprese le decalcomanie dei fari (le auto NASCAR non hanno i fari), il che aiuta a rendere l'auto da corsa più simile a un'auto da strada.

Non tutte le auto sono costruite con le stesse specifiche. Alcune auto sono dedicate auto a corto raggio, e altri sono dedicati auto super veloci. Ci sono alcune importanti differenze tra i due tipi.

Il tetto

Il tetto di un'auto da corsa NASCAR ha un dispositivo di sicurezza per impedire che l'auto si ribalti. Se l'auto va in testacoda, le alette del tetto si aprono. Questi flap cambiano la forma dell'auto ed eliminano qualsiasi sollevamento che si sta generando. Vedi come funziona NASCAR Safety per maggiori dettagli.

Auto short track

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I team NASCAR costruiscono due tipi di auto. Costruiscono auto per i tracciati brevi, come il Bristol Motor Speedway nel Tennessee, dove le velocità massime sono inferiori e le curve sono più strette. Costruiscono anche auto per le super superstrade, come Talladega in Alabama, dove le velocità massime sono più elevate ma la potenza del motore è limitata.

Auto a corto raggio

L'obiettivo nella progettazione di un'auto a corto raggio è creare tanto deportanza possibile. Il carico aerodinamico è una forza aerodinamica che tende a premere saldamente le auto contro il suolo, consentendo alle gomme di aderire alla pista con più forza. Questo fa sì che le auto girino più rapidamente possibile nelle curve più strette. La deportanza arriva con la penalità di una maggiore resistenza, ma sui binari corti, ridurre la resistenza non è così importante perché i motori sono in grado di esprimere la loro piena potenza (non sono limitati da piastre restrittive) e le velocità sono generalmente inferiori.

Test approfonditi vengono eseguiti in una galleria del vento per ottimizzare il design del corpo per la massima deportanza. Il corpo è montato il più indietro possibile sul telaio, a circa 12,7 cm dalla posizione del corpo su un'auto super speedway. Questo aiuta l'auto a creare una deportanza extra.

I parafanghi anteriori sulle auto a corto raggio sono molto più pronunciati e curvi, il che aiuta anche a produrre deportanza.

Poiché le velocità sono inferiori sulle piste corte, fornire un volume adeguato di aria di raffreddamento al motore e ai freni può essere una sfida, soprattutto perché i motori ei freni generano più calore durante le gare di short track. L'apertura della griglia sulla parte anteriore di un'auto a corto raggio è più grande di quella di un'auto super speedway e le prese d'aria extra convogliano l'aria direttamente sui freni.

Auto super speedway

Auto super veloci

Sulle super speedway, la pista è molto più lunga e dritta e la virata è alta, consentendo alle auto di mantenere una velocità elevata su tutto il tracciato. L'obiettivo nella costruzione di un'auto per le piste da super speedway è ridurre il più possibile la resistenza. Queste tracce richiedono l'uso di piastre limitatrici che riducono la potenza del motore da circa 750 cavalli (hp) a 450 hp.

Poiché il motore non produce tutta la sua potenza, è fondamentale utilizzare al meglio la potenza disponibile riducendo la resistenza. Il corpo di un'auto super speedway è montato in avanti sul telaio per ridurre la resistenza. I lati e i paraurti sono meno sagomati e l'apertura della griglia viene accuratamente testata in una galleria del vento per trovare l'apertura più piccola che fornirà il flusso d'aria di raffreddamento necessario.

Questo dispositivo viene posizionato dietro la griglia durante i test in galleria del vento per determinare la velocità dell'aria che entra nel vano motore.

Alle velocità più elevate di una pista da super speedway, c'è abbastanza flusso d'aria per raffreddare i freni e un'apertura della griglia molto più piccola può fornire un raffreddamento adeguato per il motore.

Un motore Dodge NASCAR durante il montaggio nell'officina motori di Bill Davis Racing

Il motore dell'auto da corsa NASCAR è probabilmente il componente più cruciale. Deve produrre enormi quantità di energia per ore e ore, senza guasti.

Potresti pensare che questi motori NASCAR non abbiano nulla in comune con il motore della tua auto. Quello che abbiamo imparato è stato un po 'sorprendente: questi motori in realtà condividono molte caratteristiche con i motori delle auto da strada.

Dodge fornisce il blocco motore e la testata cilindri per i motori utilizzati da Bill Davis Racing. Si basano su un motore V-8 da 5,57 litri (340 pollici cubici) prodotto negli anni '60.

I blocchi motore e le teste effettivi non sono realizzati con gli utensili originali. Sono blocchi motore da corsa su misura, ma hanno alcune cose in comune con i motori originali. Hanno le stesse linee centrali del foro del cilindro, lo stesso numero di cilindri e iniziano con le stesse dimensioni (diventano un po 'più grandi durante il processo di costruzione). Come i motori originali degli anni '60, le valvole sono azionate da aste di comando (vedere questa pagina per informazioni sui diversi tipi di disposizione delle valvole).

I motori delle odierne auto da corsa NASCAR producono fino a 750 cavalli di potenza e lo fanno senza turbocompressori, compressori o componenti particolarmente esotici. Come fanno tutto quel potere?

Ecco alcuni dei fattori:

  • Il motore è grande: 358 pollici cubi (5,87 L). Non molte auto stradali hanno motori così grandi, e quelle che di solito generano ben oltre 300 CV.
  • I motori NASCAR hanno profili delle camme estremamente radicali che aprono le valvole di aspirazione molto prima e le mantengono aperte più a lungo rispetto ai motori dei tram. Ciò consente di immettere più aria nei cilindri, soprattutto ad alte velocità (vedere Come funzionano gli alberi a camme per maggiori dettagli).
  • L'aspirazione e lo scarico sono regolati e testati per fornire una spinta a determinati regimi del motore. Sono anche progettati per avere molto bassa restrizione -- cioè, per fornire poca resistenza ai gas che fluiscono lungo il tubo. Non ci sono neanche marmitte o marmitte catalitiche per rallentare lo scarico.
  • Hanno carburatori che possono far entrare enormi volumi di aria e carburante - non ci sono iniettori di carburante su questi motori.
  • Hanno sistemi di accensione programmabili ad alta intensità che consentono di personalizzare la fasatura della scintilla per fornire la massima potenza possibile.
  • Tutti i sottosistemi, come le pompe del liquido di raffreddamento, le pompe dell'olio, le pompe dello sterzo e gli alternatori, sono progettati per funzionare a velocità e temperature elevate e sostenute.

Quando questi motori sono lavorati e assemblati, molto stretti tolleranze vengono utilizzati (le parti sono realizzate in modo più accurato) in modo che tutto si adatti perfettamente. Quando viene progettato un motore (o qualsiasi parte, per quella materia), vengono fornite le dimensioni previste della parte insieme all'errore consentito in quelle dimensioni. Ridurre l'errore ammissibile - stringere le tolleranze - aiuta il motore a raggiungere la sua massima potenza potenziale e aiuta anche a ridurre l'usura. Se le parti sono troppo grandi o troppo piccole, la potenza può essere persa a causa dell'attrito extra o della perdita di pressione attraverso spazi più grandi del necessario.

Dopo l'assemblaggio vengono eseguiti diversi test e controlli sul motore:

  1. Viene eseguito sul dinamometro (che misura la potenza del motore) per 30 minuti per rodarlo. Il motore viene quindi ispezionato. I filtri vengono controllati per verificare la presenza di trucioli metallici in eccesso per assicurarsi che non si sia verificata un'usura anomala.
  2. Se supera quella prova, torna sul dinamometro per altre due ore. Durante questo test, la fasatura dell'accensione viene impostata per massimizzare la potenza e il motore passa attraverso varie gamme di velocità e potenza.
  3. Dopo questo test, il motore viene ispezionato a fondo. Il treno valvole viene tirato e l'albero a camme e le alzavalvole vengono ispezionati. Gli interni dei cilindri vengono esaminati per un'usura anomala. I cilindri sono pressurizzati e il tasso di perdita viene misurato per vedere quanto bene i pistoni e le guarnizioni mantengono la pressione. Tutte le linee e i tubi vengono controllati.

Solo al termine di tutti questi test e controlli il motore è pronto per andare alle gare. Garantire l'affidabilità del motore è fondamentale: quasi tutti i guasti al motore durante una gara eliminano la possibilità di vincere.

Goodyear fornisce gli pneumatici per le vetture NASCAR Winston Cup. Foto per gentile concessione di Goodyear

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Gli pneumatici sono un altro componente critico sulle auto da corsa. Uno scoppio ad alta velocità può essere incredibilmente pericoloso.

Come i pneumatici della tua auto, i pneumatici NASCAR sono pneumatici radiali, ma questa è l'unica somiglianza. Gli pneumatici su un'auto da corsa NASCAR hanno alcuni requisiti molto speciali. Devono rimanere stabili a temperature e velocità molto elevate, fornire una trazione incredibile ed essere cambiate molto rapidamente.

Azoto al posto dell'aria

La maggior parte delle squadre rimuove l'aria dalle gomme e la sostituisce con azoto. L'azoto compresso contiene meno umidità dell'aria compressa. Quando il pneumatico si riscalda, l'umidità nel pneumatico vaporizza e si espande, provocando un aumento della pressione all'interno del pneumatico. Anche piccoli cambiamenti nella pressione dei pneumatici possono influenzare notevolmente la manovrabilità dell'auto. Utilizzando l'azoto al posto dell'aria, le squadre hanno un maggiore controllo su quanto aumenterà la pressione quando le gomme si surriscaldano.

Pneumatici interni ed esterni

Su piste lunghe più di 1 miglio (1,6 km), dove le velocità sono maggiori, le regole NASCAR richiedono che i pneumatici contengano un rivestimento interno. Questo è essenzialmente un secondo pneumatico montato all'interno del primo pneumatico. Si monta sul cerchio e dispone di una propria alimentazione d'aria separata. Se il pneumatico esterno soffia, il pneumatico interno è ancora intatto, consentendo al guidatore di portare l'auto a un arresto controllato.

Composti diversi per tracce diverse

NASCAR regola quale mescole per pneumatici vengono utilizzati su ogni traccia. La mescola del pneumatico è il materiale di cui è fatto il pneumatico: una mescola più morbida può fornire più aderenza ma si usura più velocemente, mentre una mescola più dura durerà più a lungo. Ogni traccia fa sì che i pneumatici si usurino in modo diverso e gli pneumatici interni si usurano in modo diverso rispetto a quelli esterni. La superficie della pista, il numero di curve, la tenuta delle curve e il tipo di inclinazione sono tutti fattori che determinano l'usura di uno pneumatico. Poiché gli pneumatici sono così critici per la sicurezza, NASCAR e Goodyear hanno determinato le migliori mescole per gli pneumatici interni ed esterni per ogni traccia, e queste sono le mescole degli pneumatici che i team devono utilizzare.

Design senza pedali

Gli pneumatici NASCAR sembrano completamente calvi, ma non perché sono usurati. È di progettazione. Su una pista asciutta, i pneumatici possono generare più trazione se più della loro gomma appiccicosa è a contatto con il suolo. Mettere un disegno del battistrada sul pneumatico aiuta in caso di pioggia, ma con tempo asciutto è meglio che l'intero pneumatico tocchi il suolo. Ecco perché le gare NASCAR si fermano ogni volta che la pista è bagnata.

Cambio veloce

Come fanno a montare e smontare le gomme così velocemente?

Potresti aver già visto un pit stop NASCAR. In 12-14 secondi, sette persone riescono a rifornire completamente l'auto e a cambiare tutte e quattro le gomme. Ciò richiede un'incredibile coordinazione occhio-mano, ma ci sono un paio di trucchi che le squadre usano per rendere le cose un po 'più facili. Quando il nuovo pneumatico viene posizionato sull'auto, i cinque dadi ad alette sono già attaccati alla ruota da un adesivo. Le borchie sono lunghe e non hanno fili per i primi tre quarti di pollice. Ciò garantisce che i dadi ad alette non si incrociano, facilitando il posizionamento del pneumatico.

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