Turvakaaren asennus kilpa-autoon ei ole sisustan purun jälkeen tehtävä yksittäinen hitsaustyö, vaan koko auton turvallisuusrakenteen perusta. Kaari määrittää kuljettajan tilan, valjaiden geometrian, ovien sivusuojan ja monessa autossa myös korin jäykkyyden. Virhe putkimateriaalissa, kiinnityslevyissä tai kuljettajan mitoituksessa voi tehdä muuten siististä toteutuksesta käyttökelvottoman katsastuksessa tai kilpailuluokassa - pahimmillaan se heikentää suojaa ulosajossa.
Kilpa-auton turvakaari rakennetaan aina sen sarjan sääntöjen, auton käyttötarkoituksen ja valitun istuinratkaisun mukaan. Rata-auto, drift-auto, ralliauto ja time attack -projekti voivat vaatia hyvin eri ratkaisun, vaikka kori olisi sama. Ennen ensimmäistä katkaisua pitää tietää, minkä sääntökirjan mukaan auto tarkastetaan ja onko kaari hyväksytty pulttisarja, autokohtainen hitsattava sarja vai täysin mittatilaustyönä valmistettu rakenne.
Aloita säännöistä, älä putkitilauksesta
Kilpailusarjan tekniset määräykset kertovat vähimmäisvaatimukset pääkaarelle, etu- ja takatuville, sivusuojille, kiinnityksille sekä putkien mitoitukselle. Määräykset voivat rajata myös materiaalin, putken ulkohalkaisijan, seinämävahvuuden, mutkien toteutuksen ja lisätukien sijainnin. AKK:n kansalliset määräykset, sarjakohtaiset säännöt ja mahdolliset FIA-vaatimukset eivät ole keskenään automaattisesti vaihtokelpoisia.
Tarkista myös, edellyttääkö luokka homologoitua kaarisarjaa, valmistajan dokumentaatiota tai erillistä rakennetarkastusta. Pelkkä hyvä hitsi ei korvaa väärää rakennetta. Jos auto rakennetaan useampaan käyttöön, kuten driftiin ja ratapäiville, valitse vaativamman käyttökohteen mukaan vain silloin, kun se sopii kaikkien tapahtumien sääntöihin.
Valmis pultattava turvakaari voi olla järkevä ratkaisu kadulla käytettävään tai kevyempään rataprojektiin, jos kyseisen tuotteen hyväksyntä ja soveltuvuus ovat selvät. Hitsattava, korin muotoihin sovitettu kaari antaa enemmän vapautta istuimen, sivusuojien ja muiden rakenteiden sijoitteluun. Se vaatii kuitenkin tarkempaa suunnittelua, osaavaa putkityötä ja enemmän aikaa ennen kuin kori voidaan maalata tai viimeistellä.
Turvakaaren mitoitus lähtee kuljettajasta
Yleisin suunnitteluvirhe syntyy, kun kaari rakennetaan tyhjään koriin ja istuin sovitetaan vasta lopuksi. Ensin paikalleen tarvitaan lopullinen istuin, istuinkiinnikkeet, ohjauspyörä, poljinasento sekä kuljettajan kypärä. Vasta silloin voidaan varmistaa, että pääkaari, kattotuki ja sivuputket ovat oikeilla etäisyyksillä.
Kuljettajan kypärä ei saa olla vaarallisen lähellä putkea normaalissa ajoasennossa eikä voimakkaassa jarrutuksessa. Toisaalta pääkaarta ei voi siirtää taakse vain lisätilan vuoksi, jos se heikentää rakenteen geometriaa tai vaikeuttaa takatukien toteutusta. Istuimen korkeus, selkänojan kulma ja kuljettajan pituus vaikuttavat kaikki tähän. Jos autolla ajaa useampi henkilö, mitoita kokonaisuus suurimman kuljettajan ja turvallisen istuinasennon mukaan.
Myös valjaiden kiinnityspisteet on suunniteltava samaan aikaan. Hartiavyöt tarvitsevat oikean suunnan suhteessa istuimen valjasaukkoihin, ja lantio- sekä haaravyökiinnitysten on toimittava valitun istuimen ja valjasmallin kanssa. Valjaita ei pidä sovittaa jälkikäteen satunnaisiin korin pisteisiin tai kaaren putkeen ilman valmistajan ja sääntöjen mukaista ratkaisua.
Korin purku paljastaa todellisen lähtötason
Kaari kiinnittyy kantavaan rakenteeseen, ei mattoon, äänieristeeseen tai ruosteiseen lattiaan. Sisusta puretaan riittävän laajasti, jotta lattia, helmat, pyöräkotelot, B-pilarien alueet ja takarakenne voidaan tarkastaa. Samalla kannattaa poistaa saumamassat ja pinnoitteet niiltä alueilta, joihin tulee hitsausta tai kiinnityslevyjä.
Vanhoissa koreissa yllätys löytyy usein lattiasta tai helman sisärakenteesta. Jos kiinnitysalueessa on korroosiota, ohutta peltiä tai aiempien korjausten jälkiä, se korjataan ennen kaaren rakentamista. Turvakaaren kiinnityslevy ei vahvista lahoa alustaa. Tarvittaessa kuormaa jaetaan määräysten sallimalla tavalla vahvemmalle alueelle, esimerkiksi helman, tunnelin ja lattian muodostamaan kokonaisuuteen.
Putki, taivutus ja liitokset ratkaisevat rakenteen
Turvakaariin käytettävä putki valitaan sääntöjen edellyttämän materiaalin ja mitoituksen mukaan. Teräslaadun tunnistettavuus, materiaalitodistukset ja oikea seinämävahvuus ovat olennaisia. Tuntemattomasta pakoputki- tai rakenneteräsputkesta tehty kaari voi näyttää ulospäin asialliselta, mutta sen lujuus, muovautuminen ja hyväksyttävyys eivät ole tiedossa.
Putket taivutetaan tarkoitukseen soveltuvalla taivuttimella. Tavoite on tasainen mutka ilman ryppyjä, litistymistä tai poikkileikkauksen merkittävää muuttumista. Putken lovet tehdään niin, että liitos istuu tiiviisti koko kosketuspinnaltaan. Suuri rako pakotetaan usein umpeen hitsillä, mikä kasvattaa lämpökuormaa ja jättää liitokseen tarpeettoman riskin.
Pääkaari, etukaaret ja takatuet muodostavat rungon, jonka geometria on tärkeämpi kuin putkien määrä. Takatuet tarvitsevat mahdollisimman suoran, kuormaa järkevästi johtavan linjan. Vinoon vedetty, esteitä väistelevä tuki voi olla hankala asentaa, mutta ei yleensä toimita yhtä hyvin kuin oikein suunnattu ratkaisu. Takapenkin korot, iskunvaimennintornit, polttoainesäiliö ja korin alkuperäiset vahvikkeet pitää huomioida jo mittavaiheessa.
Sivusuojaus on kohta, jossa käyttötarkoitus näkyy selvästi. Ralli- ja ratakäytössä oviputkien muoto, määrä ja kuljettajan sisäänpääsy on sovitettava sääntöihin sekä istuimen sijaintiin. Drift-autossa kuljettajan nopea poistuminen voi korostua, mutta se ei ole peruste keventää sivusuojaa. Oven sisäpintaa, oviverhoilua ja mahdollisia ikkuna-aukkoja voidaan joutua muokkaamaan, jotta rakenne ja käytettävyys toimivat yhdessä.
Hitsausjärjestys ja kiinnityslevyt eivät ole viimeistelyä
Turvakaari kannattaa sovittaa ja pistehitsata kokonaisuutena ennen lopullista hitsausta. Näin ovien sulkeutuminen, kojelaudan asennus, istuimen liikerata ja kaikkien tukien sijainti voidaan tarkistaa. Kun pääkaari on kiinteästi paikallaan, myöhemmin havaittu virhe tarkoittaa helposti putken katkaisua ja uuden osan valmistamista.
Hitsausjärjestyksellä hallitaan lämpöä ja korin elämistä. Erityisesti ohuessa korissa pitkät yhtenäiset hitsit voivat vetää lattiaa tai muuttaa kiinnitysalueen muotoa. Ammattitaitoinen tekijä käyttää kyseiseen materiaaliin sopivaa menetelmää ja säätöjä, puhdistaa hitsattavat pinnat huolellisesti ja varmistaa, että liitokset ovat hitsattavissa myös niistä kohdista, jotka jäävät katon tai kojelaudan lähelle.
Joissakin rakenteissa kaari sovitetaan ensin tavallista alemmaksi, jotta pääkaaren yläsaumat voidaan hitsata täydesti ennen nostamista lopulliseen asentoon. Tämän jälkeen kiinnityspisteet ja alaosat viimeistellään määräysten mukaisesti. Menetelmä riippuu korista ja kaarityypistä, mutta periaate on sama: kaikkien kantavien saumojen täytyy olla toteutettavissa kunnolla, ei vain näkyviltä osilta.
Kiinnityslevyjen koko, muoto, paksuus ja mahdolliset vastalevyt tarkistetaan aina sovellettavista säännöistä. Levyn tarkoitus on jakaa kuorma korirakenteeseen. Pieni levy ohuella lattialla keskittää kuormaa, kun taas oikein muotoiltu ratkaisu hyödyntää korin vahvempia alueita. Pulttikiinnitteisessä kaarissa pulttien lujuusluokka, aluslevyt, mutterointi ja kiristys ovat yhtä oleellisia kuin itse kaaren putket.
Viimeistele turvallisuusjärjestelmänä
Kun hitsaus on valmis, saumat tarkastetaan ennen maalausta. Puhdistus, ruostesuojaus ja maalaus eivät ole kosmetiikkaa, koska kaaren alapäät ja lattialiitokset altistuvat kosteudelle. Mahdolliset läpiviennit, kuten polttoaine- tai sähköjohtojen reitit, suojataan niin, etteivät ne hankaa putkea tai terävää korin reunaa vasten.
Kypärän mahdolliselle osuma-alueelle asennetaan moottoriurheilukäyttöön tarkoitettu kaaripehmuste. Tavallinen pehmeä vaahto ei käyttäydy iskussa samalla tavalla kuin hyväksytty, tiheämpi pehmuste. Pehmuste ei myöskään korjaa väärin sijoitettua putkea, vaan se on viimeinen suoja oikein mitoitetussa kokonaisuudessa.
Kaaren rakentamisen yhteydessä kannattaa suunnitella samalle kertaa sammutinjärjestelmän, päävirtakatkaisimen, akkutelineen, ikkunaverkon, istuimen ja valjaiden kiinnitykset. Erityisesti ECU:n, PDM:n, CAN-laitteiden ja johtosarjan reititys kannattaa pitää erillään kuumista pakoputkista, liikkuvista voimansiirron osista ja mahdollisista törmäysalueista. Kun kori on auki, johtosarjan läpiviennit ja kiinnikkeet on helpompi toteuttaa kuin valmiiksi verhoillussa autossa.
Jos projekti tehdään Pohjois-Suomessa ja tarvitset samaan kokonaisuuteen kilpailuauton sähkötyöt, moottorinohjauksen tai osavalinnat, TPW Partsilla voidaan sovittaa rakentamisen muut järjestelmät kaarityön ympärille. Tärkeintä on lukita kaaren, istuimen ja valjaiden geometria ennen kuin johdotuksia, kojelautaa tai sisustan viimeistelyä aletaan rakentaa.
Hyvä turvakaari ei erotu vain siisteistä putkilinjoista. Se jättää kuljettajalle toimivan ajoasennon, antaa valjaille oikeat kiinnitykset, johtaa kuormat vahvoihin korin kohtiin ja täyttää juuri sen luokan vaatimukset, jossa autoa ajetaan. Kun nämä asiat mitataan ennen hitsausta, rakentaminen etenee nopeammin ja auto on radalla valmiimpi siihen käyttöön, johon se tehtiin.
