Amikor a teherautó- és a buszgyártás külön útra tért – 1. rész: Az elméleti alapok
Valamikor a múlt század ’40-es évei körül nagy változás állt be a teherautók és buszok gyártásában. Az addig alkalmazott alvázak – amik rendszerint melegen préselt U-tartókból keretté összeállított rendszere voltak – és amelyeket minimális eltéréssel mind a teherautóknál, mind a buszoknál alkalmaztak, már nem elégítette ki két járműfajta irányt jelentkező, egyre széttartóbb igényeket.
Borítóképen: Rába Tr 3.5 próbakocsi
A helyzet megoldását abban látték, hogy – a személygépkocsikhoz hasonlóan – a buszokat immár ne alvázas konstrukcióban építsék meg, hanem önhordó karosszériát alakítsanak ki. A személygépkocsik körében először az 1922-ben bemutatott Lancia Lambda volt az úttörő, először ez a típus kapott teherviselő karosszériavázat.
A Lancia még nem talált követőkre, azonban a Citroën bemutatta CV11 jelű típusát, ami talán Traction Avant néven ismerősebb lehet. Eltérően a Lancia Lambdától, a CV11-nél nem csak egy önhordó karosszériavázat alakítottak ki, hanem a karosszéria sajtolt lemezeit egyfajta teherhordó vázszerkezetként hegesztették össze, így a karosszéria a mai értelemben is teljesen egyetlen egységet alkotott – hagyományos értelemben külön nem definiálható alvázzal és karosszériával.
Itt egy pillanatra talán érdemes visszalépni a történetben, hiszen a teljesen különálló alváz, valamint karosszéria-felépítmény tette lehetővé a független, nem az autógyártók tulajdonában álló karosszéria-ipar kialakulását. Ennek legnagyobb és legeredményesebb képviselője pedig nem volt más, mint az Uhri, ami aztán az Ikarus autóbuszgyár alapja lett.
Csak a történeti hűség kedvéért jegyezzük meg, hogy bár az Ikarus autóbuszgyártó történetét 1895-ig vezetik vissza, amikor Uhry Imre Kovács- és Kocsigyártó Üzeme megalakult, de a név az 1916-ban alapított Ikarus Automobil- és Repülőgépalkatrészgyár Rt.-től eredeztethető:
Hogy került ide az Ikarus? Nos, a hazai buszgyártó története – még a saját márkanév bevezetése előtt! – bizony önhordó karosszériás busszal indult!
Ez pedig jó lehetőséget ad arra, hogy a korabeli dokumentumok feldolgozásával bemutassuk, hogyan tért át az ipar a múlt század ’40-es éveinek közepe táján az önhordó karosszériás buszok gyártására. Az Ikarus esete ugyanis tipikusnak mondható – még akkor is, ha a magyar mérnökök politikai és gazdasági okok miatt meglehetősen elszigetelt környezetben tevékenykedtek.
Ez a helyzet arra késztette őket, hogy saját tapasztalataik, saját kísérleteik útján jussanak el a megoldásig – és ezt a nem kis feladatot kiválóan megoldották!
Nézzük tehet, hogy miből indulhattak ki. A személyautók önhordó karosszériáinak fejlődését már érintettük, így azt gondolhatnánk, nem volt más feladat, mint beszerezni egy Citroën Traction Avant típusú gépkocsit, és annak szerkezeti elemeit egy busz méreteire oprimalizálni. A helyzet azonban nem ilyen egyszerű, ugyanis a buszok szerkesztésénél és építésénél olyan mechanikai problémákat is meg kellett oldani, amelyek a személyautóknál egész egyszerűen nem jelentkeztek!
Az önhordó karosszériás buszok építéséhez tehát nem volt sem irodalom, sem praxis, útmutatást tehát nem adhatott semmi és senki!
Kitűzött cél azonban volt, és ebből komoly munkával visszafejthették a megoldást:
„A kitűzött feladat az erőforrás és a járműközvetlen továbbhaladását szolgáló törzsgységek olyan elhelyezése, ill. beépítése, amelyek a lehető legkisebb önsúly mellett, a lehető legnagyobb rakomány, ill. utasterhelés elhelyezésére alkalmasak.”
A fenti idézet Zerkovitz Bélától származik, aki egyrészt felismerte a nemzetközi trendeket, másrészt ezekben nagy lehetőséget látott, ugyanis a nyersanyaghiányos országban fontosnak tartotta a könnyű építésű – azaz önhordó karosszériás – buszok gyártását.
Azt azonban meg kell jegyezni, hogy voltak más érdekek is: a második nagy világégést követően még sokáig volt igény a katonai, illetve polgári célú teherautók gyártására, és hogy ezek alvázainak egységköltsége alacsony szinten tartható legyen, végül az alvázas Ikarusok gyártása egészen 1972-ig kitartott!
De ne ugorjunk ennyire előre, most még ott tartunk, hogy a cél megvan, és össze kell szedni azokat a tudásokat, ami elvezethet a megoldáshoz. A vagongyártás volt az a szegmens, ami szélesebb körben már elterjedt megoldás volt, hogy az alváz-karosszéria kettősséget megszüntették és az üzemközben fellépő statikus és dinamikus erőhatások felvételét, a térhatárolására alkotott szerkezetét szervesen egyesítették.
Ahogy a fent csatolt cikkből látható ezt már itthon is alkalmazták, azonban a vasúti példa is csak igen evés támpontot adott: a vasúti kocsik esetében ugyanis nagyban leegyszerűsítette a helyzetet egy komoly tényező: a vasúti kocsikat úgy lehetett megtervezni, hogy kiindulási alapnak tekinthették, az összes kerék állandóan a sínen van!
A vasúti kocsiknál tulajdonképpen elég volt a jármű egyik oldalfalának olyatén kialakítása, hogy az alkalmas legyen a vertikális erők felvételére.
A vasút esetében tehát erősen leegyszerűsíthették a probléma megoldását, de ez nem volt megfelelő a közúti járműveknél fellépő nyíró, csavaró, és még sok más olyan erőknek kitett karosszériájához, ami a vasúton nem lép fel! Ez rendben van, tehát a vasút sem másolható (még ha bizonyos tapasztalatok felhasználhatók is!), így nézzük meg, hogy mit láthattak akkoriban a repülőgépgyártás terén:
A repülőgép építés a másik szélső esetet képviseli, ahol a hordóhéj építésénél a teljesburkolat is hordóelemnek számít és a vázszerkezettel szerves egységet képez.
Ez már biztató, ugyanis így a súly biztosan alacsonyan tartható, de a repülőgépeknél meg azt kell látni, hogy a támadó erők helye azok viszonylag kicsiny száma és iránya miatt könnyen azonosítható, így a szilárdsági feladat relatív könnyen megoldható egy közúti járműhöz, nevezetesen egy buszhoz mérten.
Bármilyen furcsa is tehát, de a repülőgépek esetében a levegőben éppen az alátámasztás hiánya, start és rajt közben pedig a könnyen detektálható, kisszámú, és irányú erő jelentősen egyszerűsíti a feladatot egy busz szilárdsági megoldásához képest!
Itt jegyezzük meg, hogy a hidroplánok nagyobb elterjedését éppen az a tény magyarázza, hogy ha azokat a lehető legszélesebb körben alkalmazhatónak tervezik, az jelentős súlytöbblettel jár, ugyanis a nem sík felületre történő leszállás (nem sík, de sokféle hullámot produkáló vízre) jelentős szerkezeti megerősítést kíván meg.
Az előzőekben taglalt szerkezetek azért nem feleltek meg egy az egyben, mert a követelmények igen szerteágazóak:
- A szerkezetnek minden probléma nélkül el kell vinnie az előírt utast és poggyászt, de túlterhelés esetén is csak rugalmas deformációnak szabad bekövetkezi.
- A haladás, gyorsítás és lassítás során – az előző pontban foglalt feltételek szerint – nem szabad bekövetkezniük fáradásos jelenségeknek.
- A felléphető erők egész extrém szintét is el kell viselnie a szerkezetnek deformáció, illetve sérülés nélkül.
Ez utóbbi különösen fontos volt, ugyanis mind hazai útjaink, mind pedig azon exportpiacok útjai, amelyekre esetleg számíthattak akkoriban, igen rossz állapotban voltak, ezért például az is alapvetően megoldandó volt, hogy az autóbusz szükség esetén három ponton alátámasztva is stabil maradjon.
Ebben az időszakban is csak azzal főztek, ami volt, így nem volt kérdés, hogy a Rába Super, illetve Speciál egyes elemeinek felhasználásával kezdtek hozzá egy kisebb típus építésének, azzal a megjegyzéssel, hogy az önhordó építési mód meglehetősen nagy szabadságot hagy a tengelytávolság – ezzel pedig a befogadóképesség – tekintetében, ezért az a felhasználástól függően változhat, változtatható.
Egy nagy világégés után készült Rába teherautó (az alvázat nem örökölte az autóbusz!):
A hátsókerék-hajtást alapvetésnek vették, a hátsó felfüggesztés megválasztását azonban nem. Több lehetőség közül végül a közvetlen rúgótolásos megoldás mellett döntöttek, az alacsonyabb rugózatlan tömeg okán.
Miután az említett Rába egységeket (motor, váltó, hatáslánc) elhelyezték – de legalábbis meghatározták azok egymáshoz mér viszonyait – nekiláthattak a karosszéria-szerkezetnek. Ez egymáshoz hegesztett vaslemezből hidegen préselt profilokból épült fel, melyeket ponthegesztéssel szekrénytartókká egyesítettek.
A méretezésnél egy bizonyos pontig még alapul vehették a vasúti kocsiknál kialakult értékeket, de aztán már csak saját számításaikra támaszkodhattak!
Ez nem egy lépés volt a megvalósítás során, hanem az építéssel párhuzamosan zajlott, ami az alkalmazott profilok fizikai tulajdonságinak felmérését, majd az azokra alapozott számítások eredményeinek beépítésévét jelentette. Erre a meglehetősen bonyolult eljárásra azért volt szükség, mert ezen a ponton vált el a vagonépítés gyakorlatától munkájuk, ugyanis az autóbusz terhelése a hosszirányra nézve aszimmetrikus, így a fenékkiképzés is teljesen más, bonyolultabb.
Ehhez a feladathoz megmérték a lehető legkedvezőtlenebb súlyelosztás esetén a hosszfalak oszlopain fellépő forgatónyomatékot, és ebből aztán számítás útján meghatározták a fellépő hajlító igénybevételt, ami a gyakorlatban a húzó- és nyomó igénybevétel vizsgálatára terjedt ki.
A szekrény, illetve annak oldalfalait lényegében három övre osztották. Az alsó két övet egy egységbe összevonták – azaz hegesztéssel rögzítették az oszlopok tövénél, illetve az ablakkeretek aljánál vízszintes merevítőkkel, ellenben a harmadik övet nem kapcsolták be a rendszerbe, azaz a tető az oszlopok tetején kilenghetett. Így az alsó és középső öv egy alaptartót képzett, az oszlopok ezen az alaptartók rögzítettek voltak, ellenben a tető nem vett részt a teherviselésben, úgy számoltak, hogy az oszlopok az alaptartó felett csakis a tető tartását szolgáltál, vagyis, a tető nem vett részt a teherviselésben.
Ez a szerkezet tehát nem alkotott (még) teljes egységet, de már akkor felhívták a szakemberek a figyelmet, hogy ez az eljárás a későbbiekben elégtelen lehet, mert a végső cél az volt, hogy a tetőt is bevonják a teherviselő elemek körébe.
A jóval későbbi Ikarus 550 volt az első a gyártónál, ami ragasztott oldalüvegei által bevonta a tetőt is a teherviselésbe. Egy szép megoldása tehát a feladatnak:
Mindez tehát a hosszirányú terhelés feladatát, illetve a megoldást írta le, de mi van az oldalirányú terhelésekkel? Nos, ezt nem akarták pusztán tapasztalati úton méretezni, ezért egy elméleti modellben azt a szélsőséges esetet vizsgálták matematikai módszerekkel, amikor az autóbusz négy kerekéből csak három érintkezik a talajjal.
Akkoriban azt is feljegyezték, hogy ezt a számítást önkényesen választott megoldásként, és nem fizikai alapokkal rendelkező, akár standardizálható eljárásnak tekintették, csakis azért alkalmazták, hogy a fizikai kísérletekhez némi támpontot kapjanak, lerövidítve ezzel a fizikai próbák időigényét.
Ezen a ponton kell megjegyezni, hogy a fenéklemezek is teherviselő elemként viselkedtek, azonban ezt akkor (még) csak járulékos biztonsági tényezőnek tekintették, a méretezés során nem számoltak jelentőségével – így remélve azt, hogy lemezek adta további szerkezeti szilárdág a túlméretezést segíti, miközben beépítésük mindenképpen szükséges, tehát plusz súlyt nem jelentenek.
Ez eddig inkább csak elméleti szintű tervezési problémamegoldás volt, viszont gondolni kellett olyan nem a busz egészére, hanem csak egyes helyeken jelentkező speciális helyi igénybevételekre is, amelyek viszont visszahatottak a teljes szerkezet tulajdonságaira is. Ilyenek voltak például az alátámasztási pontok a két tengely között, az ajtónyílások és a peron.
Persze ezek sem maradnak ki, de ez már a következő rész tartalma lesz!
