Prerunnery - imponujące maszyny, które potrafią latać i jechać w terenie 160 km/h

W USA prerunner - pierwotnie - jest po prostu pojazdem do rozpoznania trasy przed rajdem pustynnym typu Baja. Niekoniecznie samochodem, bo może to być także motocykl. Na naszych szerokościach geograficznych nie używa się tak fajnych określeń, więc u nas mówimy o… samochodzie do zapoznania z trasą. Jednak w USA kultura motoryzacyjna rozwinięta bardziej niż na Starym Kontynencie sprawiła, że od banalnego narzędzia zaczęło się zjawisko traktowania takiego pojazdu jako sposobu na życie, bez uczestniczenia w jakichkolwiek zawodach.

Współczesny prerunner może być imponującą maszyną o niesamowitych zdolnościach, które wykraczają poza granice wyobraźni Europejczyka, ale też może być prostym wozem do zabaw polegających na skokach wzwyż czy przemierzania dziesiątek kilometrów prerii z gazem w podłodze. Na przykład tak, jak na poniższym wideo:

Trudno nawet w przybliżeniu podać konkretne daty. Pierwsze rajdy typu Baja (pustynne rajdy na kontynencie amerykańskim) datuje się na lata 60. Pierwszym oficjalnym tego typu wydarzeniem jest Mexican 1000 , który odbył się w roku 1967. Natomiast budowanie specjalnych samochodów do zapoznania z trasą, będących mniej więcej protoplastami współczesnych prerunnerów, przypada na lata 80. Idealnie w potrzeby zawodników trafił wówczas Ford, który zaproponował na rynku amerykańskim model Ranger – lekki, tani pickup o prostej konstrukcji. Ze względu na techniczne podobieństwa używano także Fordów F-100 i Bronco, a z czasem w tę "kulturę" wpisała się amerykańska Toyota z modelem Tacoma.

Przerabiane były głównie zawieszenia pod kątem wytrzymałości i lepszej wydajności na niezbyt wymagającej, ale szybko pokonywanej trasie. Czasami wystarczyło zamontować większe koła i delikatnie podnieść resory. Osoby, którym zależało na lepszej dynamice, montowały mocniejsze silniki, np. z Mustanga. Trudno tu jednak mówić o takich prerunnerach, jak dziś. W większości były to pojazdy seryjne. Współczesne prerunnery zaczęły się pojawiać dopiero w połowie lat 90., na bazie drugiej generacji Forda Rangera oraz popularnej Toyoty Tacomy.

Wraz z dostępnością części tuningowych zaczęto przeszczepiać rozwiązania stosowane w wyczynowych trophy trucks do prerunnerów. Początkowo dotyczyło to jedynie elementów zawieszenia, takich jak wydajne amortyzatory i dłuższe wahacze, ale w XXI wieku postęp poszedł tak bardzo do przodu, że dziś czasami trudno odróżnić prerunnera od wyczynowej maszyny. Swoją drogą dziś nierzadko zamiennie używa się określenia prerunner względem samochodu, którym zawodnik bierze udział rajdzie.

Warto mieć na uwadze, że zawodnik rozpoznając trasę musi wiedzieć, jak orientacyjnie będzie wyglądała jazda sportowa na czas. Dlatego prerunner powinien zachowywać się choć podobnie do pojazdu, którym później wystartuje. Po drugie, pilot robi skrupulatne notatki, zapisuje punkty orientacyjne wg danych GPS, a także miejsca niebezpieczne, w których trzeba zwolnić. To dlatego w środku współczesnego prerunnera używanego przez zawodników nierzadko mamy wielki ekran i kilkadziesiąt przycisków i nie są to bynajmniej multimedia.

Tu jednak mówimy o maszynach wykorzystywanych do sportu, ale obok nich narodziła się nowa kultura aut, budowanych hobbystycznie do przejażdżek po pustyniach, których nie używa się do zapoznania z trasą. Jedni robią to po kosztach, byle pojazd był szybki, inni robią luksusowe wozy pustynne, jak poniżej, tzw. luxury prerunner z 3- lub 4-miejscową kabiną.

W pustynnych gonitwach najistotniejsza jest praca zawieszenia. Kiedy kierowca podróżuje z prędkością ponad 100 mil na godzinę (ok. 160 km/h) poza drogą, nic tak nie uchroni go przed wypadkiem jak skutecznie pracujące wahacze wspomagane wydajnymi amortyzatorami. Aby zrozumieć o co chodzi, popatrzcie na poniższe wideo.

Nie, tak nie może pracować zawieszenie dobrego prerunnera. Powinno pracować tak, jak poniżej:

Zasadniczym problemem pierwszego auta jest budowa jego zawieszenia, które składa się z dwóch sztywnych mostów napędowych, a cała konstrukcja jest praktycznie standardowa, tylko zmodyfikowana.

By uzyskać wydajne zawieszenie w takich warunkach, trzeba zwiększyć skok kół. Do tego służą zestawy odpowiednich resorów/sprężyn i amortyzatorów instalowane do aut produkcyjnych. Jednak to wystarczało w latach 80.-90., a dziś zadowala niewielką garstkę amatorów. Bardziej wymagający użytkownicy poszukiwali rozwiązań, które by wykraczały poza możliwości seryjnej konstrukcji.

Zasada jest prosta: im dłuższy wahacz, tym większy skok. Im bardziej niezależna praca każdego z kół, tym większa stabilność. Amortyzatory nie stanowią problemu, bo już dzięki rock crawlingowi rozwinięto konstrukcje o półmetrowym skoku. A co z budową zawieszenia?

Znakomita większość prerunnerów ma konstrukcję niezależną z przodu i tylko tylny napęd. Dziś miłośnicy tych pojazdów wybierają jeden z dwóch typów konstrukcji: wahacze poprzeczne lub tzw. belki (beams). Zacznijmy od tego drugiego, bardziej egzotycznego u nas rozwiązania.

Gotowe rozwiązanie już dawno mieli użytkownicy fordów F-100 od lat 60. oraz w późniejszych Rangerach i Bronco. Chodzi o oś typu Twin I-beam. Są to poprzeczne wahacze mocowane po przeciwległych stronach ramy względem koła (stąd również potoczne określenie scissors, ponieważ pracują jak nożyce, choć jest rzadko używane).

Długie i bardzo solidne, ale w pełni niezależne. Ich długość sprawia, że po oddaleniu ich od ramy (przesunięcie punktu mocowania w dół) naturalnie zwiększa się skok koła bez zwiększania samej długości wahacza. Oczywiście w prerunnerach nie ma mowy o standardowych elementach, bo buduje się nowe solidniejsze wahacze, ale do pewnego momentu nie trzeba zmieniać ich długości. Zapewnia to duży skok przy względnie prostej, taniej i wytrzymałej konstrukcji.

Jako że są to wahacze z jednym punktem mocowania, potrzebne są jeszcze elementy prowadzące, a tę rolę pełnią również długie pchane wahacze wzdłużne. Co ciekawe, zamiast dodatkowych wahaczy pchanych, niektórzy stosują połączenie wahacza poprzecznego i pchanego, tworząc w ten sposób gigantyczny wahacz trójkątny, ale to rozwiązanie dość egzotyczne.

Drugą, przyjęło się, że lepszą drogą rozwoju przedniego zawieszenia jest zastosowanie dwóch wahaczy trójkątnych (A-arms) na koło. Ich długość zależy od poziomu zaawansowania modyfikacji. Oferuje się zestawy do aut fabrycznych, które dają większy skok, ale prawdziwie duży skok jest możliwy do uzyskania tylko po przesunięciu punktów mocowania do ramy bliżej osi wzdłużnej pojazdu. Najwyższy poziom modyfikacji polega na mocowaniu tych wahaczy niemal na osi wzdłużnej pojazdu. Oczywiście mówimy tu już o całkowitej przebudowie auta, gdzie jednym z warunków jest usunięcie przedniej części ramy, a nawet całej ramy i budowie od podstaw przestrzennej konstrukcji rurowej.

Zasadnicza różnica pomiędzy wahaczami A-arms a belkami jest taka, że A-arms pracują w niemal pełnym zakresie tak, iż koła zawsze są ustawione prostopadle do podłoża. W konstrukcji beams kiedy auto jest w powietrzu, koła mają bardzo duże dodatnie nachylenie (dolna część koła bliżej środka niż górna), natomiast kiedy auto ląduje po skoku koła ustawiają się mocno ujemnie.

Dlatego układ podwójnych wahaczy A-arms daje sporą przewagę przy dużej prędkości, zwłaszcza podczas lądowania, gdzie wahacze poprzeczne zachowują większą stabilność pojazdu, a także przy pokonywaniu zakrętów na dużych nierównościach. Płynność pracy zawieszenia A-arms jest też znacznie większa. Inną zaletą A-arms jest niższa masa.

Z kolei belki mają dwie niezaprzeczalne zalety: niskie koszty budowy (kilka, a nie kilkanaście tys. dolarów) i utrzymania lub wydajniejsza i wytrzymalsza konstrukcja przy tych samych kosztach budowy. To też sprawia, że w bardziej amatorskich prerunnerach głównie stosuje się właśnie ten typ.

Jednak warto podkreślić, że dobrze skonfigurowane zawieszenie daje radę, co doskonale pokazuje ford Darrena Parsonsa regularnie startujący w zawodach typu Baja. Sami zobaczcie, jak to pracuje na bodaj najtrudniejszej trasie testowej na świecie. Jeśli tu zawieszenie się sprawdzi, to sprawdzi się wszędzie:

Pomimo pewnych wad zawieszenie takie jest chętnie wykorzystywane z jeszcze jednego powodu – sentymentu do wyglądu takiej konstrukcji. Sami przyznacie, że prezentuje się to dość intrygująco.

Podobnie jak w przypadku przedniego zawieszenia, tak i w tylnym rozwinęły się dwie różne koncepcje, z tym, że wyraźnie różniące się efektem i ceną.

Tańsza polega na zastosowaniu zestawu do tzw. liftowania, składającego się z mocno wygiętych resorów piórowych i długich amortyzatorów, zamocowanych nierzadko inaczej niż fabryczne. Punkty mocowania amortyzatorów przesuwa się w górę, gdyż przez ich długość nie zmieściłyby się. Buduje się więc dodatkowe wsporniki na ramie, które w pickupie wyglądają jakby były na pace. Takie zawieszenie jest dobre do tzw. daily prerunera, czyli pojazdu do zabawy, jeżdżenia dla przyjemności.

Więcej można oczekiwać od modyfikacji polegających na wymianie zawieszenia na sprężynowe z wyczynowymi amortyzatorami, ale wciąż z pozostawioną tylną częścią ramy, pomimo zastosowania już długich wahaczy wleczonych. Biegną one równolegle do ramy i są rozstawione szerzej niż podłużnice, więc nie pracują pod ramą, a fabryczna rama służy m.in. jako podstawa do zabudowy wsporników, będących górnym mocowaniem amortyzatora czy też odbojów i innych elementów. Wiem, że to bardzo skomplikowane w słowach, więc tego typu pojazd możecie zobaczyć na zdjęciach (sprawdźcie wszytskie) poniższego postu:

Zaawansowane konstrukcje, wzorowane na trophy trucks, używane przez czołowych zawodników, buduje się już inaczej. Zaczyna się od odcięcia tylnej połowy ramy. To element, który ograniczałby pracę wielkich podłużnych wahaczy wleczonych, prowadzących tylny sztywny most. Punkty mocowania tych wahaczy są gdzieś w okolicy od środka kabiny do punktu zaraz za kabiną, w zależności od auta. W tym miejscu też kończy się oryginalna rama. Ramiona wahaczy stanowią około połowę odległości zwanej rozstawem osi. Jako że technicznie samochód mieści się w rozstawie osi, a to co wystaje dalej jest bez znaczenia, można powiedzieć, że tylne zawieszenie to połowa samochodu. I tak jest.

Co więc stanowi ramę z tyłu? Albo jej pozostawiony fragment, do którego dospawana jest już rama przestrzenna, albo po prostu dobudowuje się w to miejsce ramę przestrzenną według pomysłu konstruktora. Efekt jest wówczas taki, jak w konstrukcji z poniższego posta:

Właściwie na tym można byłoby zakończyć omawianie tego obszaru, ponieważ układ ten jest - wbrew pozorom - niezwykle prosty. Niekiedy wahacze współpracują jeszcze z górnymi wspornikami, które stabilizują tylną oś. Jednak nawet w topowych trophy trucks nie zawsze się je stosuje. Natomiast znacznie ciekawszym elementem są amortyzatory, zarówno te z przodu jak i z tyłu. Mają być najbardziej wydajne, a celem jest zbliżenie się do takiego poziomu jak w poście poniżej, gdzie pokazana jest praca układu w trophy truck:

Nawet do 40 cali (101 cm) – to skok tylnego zawieszenia w pojazdach typu trophy trucks, do czego dąży się także przy budowie wydajnego prerunnera. Żeby to lepiej zobrazować – teoretycznie, kiedy tylna oś wpadnie w metrową dziurę, to nadwozie nawet nie drgnie. Oczywiście w praktyce tak nie będzie. Tylne zawieszenie jest pod tym względem bardziej imponujące, ponieważ od jego skoku zależy nie tylko przeniesienie napędu, ale także sposób lądowania po skoku. Zresztą nie od dziś wiadomo, że za zachowanie pojazdu odpowiada głównie tylna oś.

W typowych prerunnerach wykorzystywanych zgodnie z przeznaczeniem (zapoznanie z trasą) lub do zabawy, stosuje się amortyzatory o ok. 20-30 calach skoku dla tylnej osi. Przednia to ok. 18-22 cale. Przekładając to na nasze – tył 50-76 cm i przód 45-56 cm.

Warto zwrócić uwagę na sposób mocowania amortyzatorów. Tylne są mocowane do wahacza niedaleko jego mocowania do ramy. Jest to konieczne, ponieważ dzięki temu uzyskujemy długie ramie wahacza przy względnie krótkim amortyzatorze. Górne mocowania to zwykle punkt mniej więcej na wysokości głowy kierowcy. Im bliżej jesteśmy profesjonalnego sprzętu, tym prędzej spotkamy się z dwoma amortyzatorami pracującymi w parze na jeden wahacz.

Jeden z nich współpracuje ze sprężyną, drugi – zamocowany bardziej z tyłu i dłuższy – już bez sprężyny. Odpowiada tylko za tłumienie, które w prerunnerze jest kluczowe. Oczywiście każdy z amortyzatorów ma oddzielny zbiornik z olejem lub azotem, co ułatwia chłodzenie. Niekiedy nawet sam zbiornik ma swoje chłodzenie użebrowaniem. Jest to konieczne kiedy w ciągu minuty amortyzator pracuje w zakresie niemal pełnego skoku kilkanaście-kilkadziesiąt razy.

Przednie amortyzatory mocuje się tak, by jak najmniej przeszkadzały w pracy wahaczy. I tu ciekawostka – mocowania wahaczy stara się zbliżyć do środka pojazdu, a z górnymi mocowaniami amortyzatorów robi się dokładnie to samo (nie jest to zasada). Idealna konstrukcja przedniego zawieszenia tworzy więc trójkąt (patrząc z przodu pojazdu), w którym podstawa składa się z wahaczy, a od kół lub środka długości wahaczy do wierzchołka trójkąta biegną amortyzatory (ramiona trójkąta). Taki układ stosuje się praktycznie tylko w pojazdach wyczynowych trophy trucks.

To dlatego wyczynowe konstrukcje zawieszania oparte są na ramie przestrzennej, gdyż w tym trójkącie nie ma miejsca na silnik. Ten jest mocowany bliżej środka pojazdu, więc mówimy tu o kompletnie nowym, budowanym od podstaw aucie.

Jeśli interesuje was to jeszcze bardziej, zachęcam do zapoznania się z poniższym materiałem:

Nie będę już wchodził w większą ilość szczegółów technicznych takich pojazdów, bo artykuł już i tak jest dość długi. Wspomnę tylko, że za napęd odpowiadają silniki V8 Chevy lub rzadziej Forda o mocy od 300-400 KM do ponad 800 KM. Wszystko zależy od budżetu, potrzeb oraz fantazji autora projektu.

Przeniesienie napędu niemal zawsze realizuje automatyczna skrzynia biegów, w której można zablokować dowolny zakres przełożeń. Tylko w typowo amatorskich, budowanych garażowo maszynach stosuje się czasami przekładnie ręczne.

Prerunnery z napędem na cztery koła to rzadkość, wręcz egzotyka. Spotyka się takie na bazie Forda Rangera lub Bronco z osią przednią Twin Traction Beam. Jest to analogiczne rozwiązanie do Twin I-beam, ale z mostem napędowym. Generalnie unika się napędu na cztery koła z kilku prostych powodów – jest niepotrzebny, ciężki i drogi, a do tego awaryjny.

Tylny napęd wystarcza, ponieważ koła w prerunnerach mają nierzadko 37-40 cali średnicy, a do tego są odpowiednio dociążone. Przez dwa elementy. Jednym jest budowany od podstaw zbiornik paliwa, który umieszcza się maksymalnie z tyłu pojazdu, ale nadaje się mu taki kształt, by pozwolił zamocować jeszcze koło zapasowe (czasami dwa), będące drugą ciekawostką. Poza ich podstawową funkcją, czyli możliwością wymiany na pustyni, inną jest dociążanie tyłu samochodu wraz ze zbiornikiem.

Aby zamknąć temat klamrą, należy zrozumieć jeszcze, dlaczego tak istotne jest dociążenie tyłu. Chodzi o skoki i stabilność podczas dużej pracy zawieszenia. Jeśli podczas jazdy (nie podczas skoku) prerunner po oderwaniu się od podłoża ląduje najpierw przednimi kołami, to coś jest nie tak z wyważeniem lub kierowca popełnił błąd. Tak nie może być, choć w niektórych sytuacjach się zdarza. To tylne zawieszenie o większym skoku amortyzatorów ma za zadanie przyjęcie masy lądującego auta. Dobry prerunner czy tym bardziej trophy truck po lądowaniu nie ma prawa się odbić od podłoża – amortyzatory się zamykają i prostują, nic ponadto. Powinno to wyglądać tak, jak w poniższym wideo w poście:

Można odpowiedzieć, że poza pierwotną funkcją, auta tego typu służą niemal wyłącznie do zabawy. Takiej jak na poniższych wideo:

Służą także do startów w mniej profesjonalnych zawodach niż rajdy Baja. Są też ekstremalnie szybkie przejażdżki po preriach i pustyniach, a także wspominane skoki na wydmach. Kierowcy prerunnerów lubują się także w widowiskowych przejażdżkach po miastach lub opuszczonych zabudowaniach, gdzie mogą skakać z wysokich półek, a także z impetem wjeżdżać na schody. Skręcają na skrzyżowaniach z uniesionym jednym kołem. To po prostu zabawa, dość droga zabawa.

Dobry prerunner wykorzystywany do takich przejażdżek to koszt rzędu ok. 50-100 tys. dolarów. Mówię o autach, które się sprzedaje. Koszt budowy samochodu na średnim poziomie to kilkanaście do kilkudziesięciu tysięcy dolarów plus robocizna. Są też pojazdy typu luxury prerunner tworzone przez profesjonalne firmy, których koszt budowy szacuje się na ok. milion dolarów.

U nas można sobie kupić nowego Forda Rangera Raptora za 200 tys. zł i cieszyć się namiastką, naprawdę namiastką prerunnera. Jeśli znajdziecie odpowiednie przestrzenie, by rozpędzić go na bezdrożach do 100 km/h, ale większy wybój, który na prerunnerach, o jakich tu czytaliście, nie zrobi większego wrażenia, może doprowadzić Raptora do kompletnej ruiny. I może to być zaskakujące, ale kosztujący w Polsce ponad 500 tys. zł Ford F-150 Raptor nie będzie pod tym względem o wiele lepszy. Inna sprawa, że w Polsce i tak nie ma gdzie tak jeździć.

Jeśli podoba wam się taka zabawa, to są dwa rozwiązania: wyjechać do Ameryki lub kupić sobie zdalnie sterowany model. Uważany za jeden z najlepszych gotowych Traxass Unlimited Desert Racer kosztuje nieco ponad... 3000 zł! Ale zachowuje się bardzo podobnie jak najlepsze prerunnery, tylko w mniejszej skali.

Thanks for Evan Walsh from BlackHat Studios for sharing the photos