כלוב התהפכות לCJ של נמרוד

הגדרות (לא מחייבות):

קשת התהפכות (Rollbar) – המינימום הנדרש להגנת הנוסעים בג'יפ פתוח. נמצאת בד"כ מאחורי המושבים הקדמיים, ומחוזקת בשני תמוכות אלכסוניים. אמורה להיות ציוד סטנדרטי בג'יפים פתוחים. בג'יפים הארוכים הנפוצים בישראל יהיו בדרך כלל שתי קשתות, אחת מאחורי המושבים הקדמיים ואחת בקצה הרכב.

כלוב התהפכות (Rollcage) –מבנה צינורות המקיף את הנוסעים. מטרתו להשאר שלם כאשר הג'יפ מתהפך ובכך למנוע את מעיכתם.

כלוב מירוצים/ כלוב תקני – כלוב שעומד בדרישות הטכניות של גופים המארגנים מירוצים כמו FIA העולמית או SCORE/HDRA למירוצי מדבר בארה"ב.

כלוב ספורט (Sport Cage) – כינוי לכלוב התהפכות לא תקני.

שפה משותפת:

A קשת קדמית

B קשת מרכזית/אחורית

C לוח מפזר לחץ (דבלר, Doubler plate)

D תמוכות לקשת האחורית (Down braces)

E מוט חיזוק אלכסוני (Diagonal brace)

F חיזוק צומת (Gusset) ממשולש פח

G חיזוק צומת מצינור

כלוב תקני? כלוב ספורט?

תקנון טכני שמגדיר מהו כלוב התהפכות מתאים למרוצים הוא כלי עזר חיוני גם בבניית כלוב ספורט לג'יפ טיולים/עבירות חובבני. אני אצטט את תקנות הרלוונטיות לפי תקן של ארגון SCORE האמריקאי, הגוף הגדול והחשוב ביותר בתחום מרוצי המדבר. תקנונים טכניים של גופים אחרים דומים. הכלוב שלי מתבסס על העקרונות המנחים של התקנון אך אינו נצמד אליהם ( התקנות מתורגמות לעברית קלוקלת על ידי,  ושאובות מהמקורות המצוינים בסוף הכתבה).

דרישות מינימליות מהמבנה:

קשת אחורית וקשת קדמית, מחוברות על ידי לפחות שני מוטות אורך עליונים. שתי תמוכות לקשת האחורית בזוית של לפחות 30 מעלות מהאנך. מוט חיזוק אלכסוני אחד.

כל הצמתים חייבים להיות מחוזקים, ע"י משולשי פח בעובי 3/8 אינץ' (10 מ"מ)  ובמידות 3X3 אינץ' (75X75 מ"מ), או על ידי צינורות קצרים בעובי שאינו פחות מעובי הצינורות הראשיים (ישנם עוד אפשרויות).

ברכב פתוח (ללא דלתות פח ) חובה להתקין צינורות צד אופקיים ( Side Bars  ) בין הקשתות.

הכלוב חייב להיות מתוכנן כך שכאשר הנהג והנווט יושבים חגורים, יש מרחק מינימלי של 3 אינץ' (75 מ"מ) בין הקסדות לבין חלק כלשהו של הכלוב.

התכנון שלי עונה על חלק מהדרישות. יש קשת מרכזית וקדמית, 4 במקום 2 חיבורי אורך מקדימה, 3 מאחור, תמוכות בזוית הנכונה. לא התקנתי מוט אלכסוני בתוך הקשת המרכזית, מכיוון שהוא היה הופך את מעבר הנוסעים למושב האחורי לקשה מדי. הכלוב מורחב לאחור ומגן גם על היושבים מאחור, ומוגדר ככלוב 8 נקודות.

הקשחה רבה מאד של המבנה הייתה מתקבלת על ידי "סגירת משולשים" בכל מקום אפשרי. חשבתי רבות איך אפשר לעשות את זה אבל בסופו של דבר ויתרתי. הבעיה עם משולשים היא הקרבה לראשי הנוסעים. ברכב מירוץ, בו מיקום הנהג והנווט מוגדר, והם חגורים ברתמות מרוץ וחבושים קסדות, אפשר לתכנן מבנה צפוף וקומפקטי מאד, למעשה תיבה קשיחה בכל הכיוונים. הג'יפ שלי הוא ג'יפ טיולים לארבעה נוסעים, שלא יחבשו קסדות ואני מקווה שיחגרו את חגורות הבטיחות הרגילות, לכן דאגתי להקטין את הסיכוי למפגש ראש/ברזל למינימום. חיזוקי צמתים התקנתי רק במקום אחד, בין שני מוטות האורך המרכזיים - החיזוק הזה הוא קונסולת מכשירי הקשר. "בגלגול הבא" (הומור!) של הכלוב יתכן שאחזק את הצמתים, ואוסיף צינור אופקי לאורך הדשבורד. על ה side bars ויתרתי לחלוטין, כי אני אוהב את זה שהג'יפ שלי בלי דלתות.

חיבור הכלוב לג'יפ:

כלוב תקני יכול להיות מחובר לשלדה או למרכב. חיבור למרכב (רלוונטי יותר לגבינו החובבים) חייב להיות דרך לוחות מפזרי לחץ, בעובי 3/16 אינץ' (5 מ"מ) לפחות, אחד מעל ואחד מתחת לרצפת הרכב. אסור לחבר את הכלוב ישירות למרכב ע"י ריתוך, אלא רק ע"י לוחות וברגים. חובה לוודא שהנקודות או האיזורים בהם מתחבר הכלוב למרכב יכולים לשאת עומס ולא יקרסו או יגזרו תחת משקל הרכב בהתהפכות. החיבורים יהיו עם ברגים בקוטר 3/8 אינץ' (  10 מ"מ ) לפחות מסוג 5.

בנושא החיבור אין מה לעגל פינות. תמונות של נקודות החיבור למרכב בהמשך הכתבה, לגבי ברגים - אין שום בעייה להשיג ברגים גרייד 5, אנא אל תשתמשו בברגי פח/ מגלוונים למיניהם מחנויות קנה ובנה. בורג גרייד 5 מאופיין בשלוש פסים בולטים על הראש המשושה ובדרך כלל בגימור זהוב.

חומרי גלם:

חובה להשתמש בצינורות פלדה עגולים (אסורים פרופילים מלבניים) בקוטר ועובי מינימלי עפ"י משקל הרכב:

לרכב במשקל 1000 עד 1500 ק"ג קוטר הצינור המינימלי הוא 1-3/4  אינץ' (45 מ"מ) לרכב פתוח, 1-1/2   אינץ' (40 מ"מ)  לרכב סגור. עובי דופן מינימלי 0.120 אינץ' ( 3 מ"מ) 

לרכב במשקל עד 2000 ק"ג, הקוטר המינימלי הנדרש הוא 2 אינץ' (50 מ"מ) עבור רכב פתוח, ועבור רכב סגור 1-3/4  אינץ'. עובי דופן נשאר 3 מ"מ.

עבור רכב במשקל של יותר מ2000 ק"ג, נוסף עוד ¼ אינץ' לקטרים. העובי 3 מ"מ.  הצינורות המתאימים הם צינורות מאיכות גבוהה, ללא תפר, מפלדות-פחמן רגילות או פלדת כרום-מולי (4130). 

לג'יפאי החובב החומר האיכותי הוא צינורות ללא תפר, משוכים בקר, (באנגלית DOM)  מפלדה ST37 או ST52. צינורות אלו יקרים יחסית ופחות זמינים. צינורות עם תפר (באנגלית Hot rolled electric weld , או HREW ) זולים וזמינים הרבה יותר בכל בית מסחר לברזל. צינורות אלו ראויים לשימוש לפי דעתי בכלוב לג'יפ טיולים, או לפחות בחלקו, תוך התחשבות בעובדה שהם חלשים יותר בשלב התכנון. כמה חלשים יותר? במובנים מסוימים, עד 50 אחוז. איך מתחשבים בעובדה זאת בתכנון? משתמשים בצינור גדול ועבה יותר, ביותר צינורות וביותר חיזוקים.

בג'יפ שלי קשת מרכזית מסיבית מצינור 2.5 אינץ' בלי תפר. שאר המבנה בנוי בחלקו מצינורות עם תפר ובחלקו צינורות בלי, כאשר את כל חומר הגלם קניתי במגרש ברזל במפרץ חיפה ב80 אגורות לקילו. כל הצינורות הם בקוטר 2 אינץ' ובעובי 3 מ"מ.

בנית הכלוב

הערה לפני שנתחיל בתיאור הבנייה - נדבר קצת על ריתוך. הרבה אנשים יודעים לרתך, סך הכל מדובר בכישור מועיל, קל ללמידה ולדעתי מהנה מאד. אבל, וזה אבל ענק, יש הבדל עצום בין ריתוך מתקונים, פגושים, או מתלים לכוסות יין - שאת כולם אני עושה לבד, לבין ריתוך מבני של כלוב התהפכות.

כל עבודות הריתוך שאני מרשה לעצמי לבצע, מאופיינות בזה שהעומסים ידועים וקטנים ו/או שלכשל לא יהיו משמעויות חמורות. על כלוב ההתהפכות, פועלים עומסים זעירים ביום-יום, אבל ברגע המבחן פועלים עומסים אדירים ובלתי ניתנים לחיזוי, וכשל עלול להיות בעל תוצאות קטסטרופאליות. אין בעיה לחבר צינורות עגולים עבים "בכאילו" עם רתכת ביתית, ואחרי זה לשייף ולצבוע, התוצאה תראה בדיוק אותו דבר, אבל העסק יתפרק רק ממשקל הג'יפ...

את עבודות ההתאמה והריתוך ביצעתי בעזרת חברים, אבישי ועודד, בסדנא הקטנה של אבישי בקיבוץ גבת. אפשר ליצור קשר עם אבישי בטלפון 051234394 לשאלות והצעות מחיר לעבודות מסגרות בסגנון זה - כלובים, פגושי צינורות, מדרגות צד, גגונים וכולי.

שאלות נפוצות:

ש. איך משתלבת חגורת הבטיחות בג'יפ עם כלוב?

ת. חובה להשתמש בחגורת הבטיחות, על אחת כמה וכמה בתוך כלוב! הצינורות קרובים לראשי הנוסעים הרבה יותר מאשר גג רגיל, ונוסע לא מרוכז בעצמו במהלך נסיעה מהירה מתעופף וחוטף מכות בראש. מנסיוני זו דרך נהדרת להרוס טיול... ובעת התהפכות, כל נפילה מהג'יפ עלולה להסתיים במעיכת הנוסע על ידי הכלוב שנועד להגן עליו.

ש. האם יש תקן מחייב לבניית כלובי התהפכות?

ת. אין תקן מחייב. למעשה במדינת ישראל הכלוב הוא "שינוי מבני" ולכן כנראה לא חוקי. מוזר, חמורי, אבל אין לנו מדינה אחרת. אבל מניסיוני,  כנראה שהשכל הישר מנצח, וכלוב ,שהוא בפירוש אביזר בטיחות ללא השפעות על מערכות הרכב לא מהווה בעייה בטסטים. 

ש. האם יש צורך בכלוב התהפכות ברכב סגור?

ת. התשובה שלי היא "בדרך כלל לא". רכב כבישטח מודרני מתוכנן בדקדקנות להגן על הנוסעים בהתהפכויות חמורות, במהירות כביש, ויספק הגנה מצוינת בהתהפכויות שטח נמוכות האנרגיה בדרך כלל. בכל מקרה בניית כלוב ברכב סגור קשה ויקרה הרבה יותר מאשר בג'יפ פתוח, ולכן לדעתי שווה את המאמץ רק איפה שחייבים - מרוצי מהירות.

ש. מה לגבי סמוראי פתוח? קשת ההתהפכות המקורית נראית חלשה...

ת. שאלה נפוצה מאד, והתשובה שלי היא שהקשת המקורית של סמוראי חזקה הרבה יותר משנדמה, ובפעמיים שהתהפכתי עם סמוראי בשטח לא נגרם לה  כל נזק.

ש. האם כלוב התהפכות מפריע לנוחות?

ת. כן. הקשת הקדמית הפנימית מצמצמת את מרווח הברכיים ומפריע לתפעול בלם החירום הרגלי בג'יפים אמריקאים. אני נוסע כך 3 שנים, והתרגלתי מזמן מזמן. פירוק הדשבורד קשה יותר, וכנראה יחייב חיתוך הדשבורד מתחת להגה או לחילופין פירוק הכלוב.

ש. מה לגבי כלוב התהפכות חיצוני?

ת. כלוב חיצוני נחות באופן עקרוני משתי סיבות. משום שהוא חיצוני, הוא חייב להיות גדול יותר בכל מימד, וזה בא על חשבון החוזק. כמה שהמבנה יותר קומפקטי והנפח המוגן יותר קטן, הכלוב יהיה בעל יחס חוזק/משקל טוב יותר (בכל מובן של חוזק). בעיה עקרונית שנייה היא חוזק החיבורים. נדמיין שהג'יפ הפוך ועומד על הכלוב. כלוב פנימי מפעיל כוחות לחיצה, על פני שטחים נרחבים יחסית, על רצפת הג'יפ שהיא החלק החזק והמחוזק ביותר במרכב. זו צורת החיבור למרכב האידיאלית. כלוב חיצוני, מהגדרתו, לא יכול להתחבר בצורה כזאת, והפתרונות הנפוצים לא אלגנטיים. אבל זה בהחלט אפשרי, ראו כתבה על כלוב חיצוני לסופה שבנה אייל גונן, פה בג'יפולוג.

ש. איפה אפשר ללמוד עוד על הנושא?

ת. בספרים הבאים יש פרקים טובים על כלובי התהפכות. עוד פרטים בנושא ספרות טכנית אפשר למצוא במדור הספריה.

Jeep owner's bible, Moses Ludel, Robert Bentley publishers 1998

Jeep 4x4 performance handbook, Jim Allen, MBI 1998

Welders handbook, Richard Finch, HPBooks 1997

את המידע הרציני ביותר שאבתי מהספר הבא - מומלץ בחום.

Metal fabricator's handbook, Ron Fournier, HPBooks 1990

תודות...

לאבישי יריב ועודד וגמיסטר מקיבוץ גבת, לחנן שנתן יד ועצה טובה כמו תמיד, וליעל שלי על שעות העזרה בגימור הכלוב והרכבת הג'יפ בחזרה.