Максимальный угол наклона мотоцикла в повороте – MotoGP. Маркес установил новый рекорд наклона мотоцикла в повороте — Крутой поворот — Блоги

Предельные скорость и наклон в повороте — Байки о байках

Как посчитать предельную скорость прохождения поворота? Очень просто. Мотоцикл начинает соскальзывать, когда центробежная сила (синяя стрелка) становится равной силе трения (фиолетовая стрелка). Центробежная сила Fц=mv2/R, сила трения Fтртрmg, где коэффициент трения стр зависит от свойств соприкасающихся поверхностей, в нашем случае резины и асфальта.

Получается следующее mv2/R=стрmg или, что тоже самое v2трgR. То есть максимальная скорость в повороте радиуса R не зависит от массы мотоцикла, а зависит от сцепных свойств шин и абразивности асфальта. То есть скутер на липкой резине пройдёт крутой поворот быстрее спортбайка на потрескавшихся от старости покрышках. Как я уже писал, резина — лучший тюнинг.

Идём дальше. Как мы знаем из предыдущей статьи, скорость и наклон в повороте связаны соотношением v2=R*g*tg(a). Подставляем это значение в формулу из предыдущего абзаца, получаем R*g*tg(a)=стр*g*R, или стр=tg(a), или a=arctg(стр). Вот такие дела — предельный угол наклона в повороте в точности равняется арктангенсу от коэффициента трения.

Для пары «сухой асфальт — резина» справочники дают коэффициент трения скольжения 0,5-0,8. Значит мотоцикл можно наклонить на угол 27о-39о. Чтобы достичь угла 45о, коэффициент трения должен равняться единице. На мокром асфальте коэффициент падает до 0,25-0,75, то есть угол попадает в диапазон 14о-37о.

Конечно, коэффициент трения реальных рейсинговых мотопокрышек больше, поскольку, судя по трансляциям, угол в 45о на треке обычное дело. Данных для обычных дорожных покрышек я не нашёл, подозреваю, что они побольше приведённых в справочнике, но не сильно. На самом деле, можно примерно вычислить коэффициент опытным путем. Для этого нужно тащить вбок покрышку, колесо или даже мотоцикл подходящим безменом, снять с него показания, а потом разделить полученное значение на вес того, чего тащили. Беда только в том, что коэффициент зависит от второго покрытия тоже, а поскольку свойства асфальта на наших дорогах непостоянны, ямы латают гудроном, в поворотах собирается песок, то эти измерения не несут в себе большой практической пользы.

Но в любом случае, чем лучше резина, тем больший коэффициент трения она обеспечивает, а значит тем увереннее вы будете себя чувствовать в повороте. Купите к новому сезону самую лучшую.

MotoGP. Маркес установил новый рекорд наклона мотоцикла в повороте — Крутой поворот — Блоги

  • Главная
  • Футбол
    • Матчи
    • Новости
    • Блоги
    • Статусы
    • Трансферы
    • Россия
    • Лига чемпионов
    • Лига Европы
    • Англия
    • Испания
    • Италия
    • Германия
    • Франция
    • Сборные
    • Олимп-ФНЛ
    • Евро-2020
    Все турниры
    • Ливерпуль
    • Тоттенхэм
    • Челси
    • Арсенал
    • Зенит
    • Барселона
    • Реал Мадрид
    • Спартак
    • Сборная России
    • Манчестер Юнайтед
    Все клубы
    • Салах
    • Сон Хын Мин
    • Азар
    • Месси
    • Роналду
    • Головин
    • Мбаппе
    • Суарес
    • Дзюба
    • Неймар
    Все футболисты
  • Хоккей
    • Матчи
    • Новости
    • Блоги
    • Статусы
    • КХЛ
    • НХЛ
    • Кубок Первого канала
    • Кубок Шпенглера
    • Молодёжный чемпионат мира
    • Шведские игры
    • Чешские игры
    • Юниорский чемпионат мира
    • Зимняя классика НХЛ
    • ФОНБЕТ Матч звезд КХЛ 2020
    Все турниры
    • Вашингтон
    • СКА
    • ЦСКА
    • Авангард
    • Тампа-Бэй
    • Питтсбург
    • Спартак
    • Динамо Москва
    • Рейнджерс
    • Нью-Джерси
    Все клубы
    • Александр Овечкин
    • Артемий Панарин
    • Никита Кучеров
    • Андрей Свечников
    • Евгений Малкин
    • Евгений Кузнецов
    • Сергей Бобровский
    • Андрей Василевский
    • Никита Гусев
    • Илья Михеев
    Все хоккеисты
  • Баскетбол
    • Матчи
    • Новости
    • Блоги
    • Статусы
    • НБА
    • Turkish Airlines EuroLeague
    • Единая лига ВТБ
    • НБА плей-офф
    • Зарплаты НБА
    Все турниры
    • Лейкерс
    • ЦСКА
    • Бостон
    • Голден Стэйт
    • Милуоки
    • Торонто
    • Чикаго
    • Сан-Антонио
    • Оклахома-Сити
    • Зенит
    • Сборная России
    • Сборная США
    Все клубы
    • Леброн Джеймс
    • Стефен Карри

Влияние угла наклона мотоцикла на радиус разворота

Ответ на задачу «Почему Вася едет вращения быстрее чем Петя?»

Всё потому, что Вася выполняет вращение на бОльшей скорости, чем Петя. БОльшая скорость позволяет Васе больше наклонять мотоцикл в поворот, и радиус разворота у Васи уменьшается и за счёт его бОльшего наклона мотоцикла, а не только за счет поворота руля.
Если посмотреть с другой стороны, то ошибка Пети заключается в том, что он ориентируется на то, чтобы руль достал до ограничителя и для этого слишком сильно оттормаживается. При этом угол наклона мотоцикла у него не доходит до максимального. Он по физике не может быть максимальным на такой малой скорости.

Можно предположить, как Васе удалось достигнуть такого результата:
1. Вася сперва прокачал свои углы наклона, катаясь просто по кругу радиусом 5-8 метров. Сделал эти максимальные углы для себя нормой. Чтобы организм от них не паниковал.

2. Потом Вася потренировал входы в эти максимальные наклоны катаясь по овалу. Дистанция между конусами 15-18 метров. При этом, если не получалось нормально войти или выйти и траектория нарушалась, он просто съезжал с овала и пробовал заново. И основной ориентир для него оставался один — максимальный наклон. Надо научиться выходить в максимальный наклон не за пару кругов вокруг конуса, а сходу. С торможения после «прямой» (Вася помнил, что у овала нет прямых). Пофиг на точную траекторию. Траектория сперва может быть очень широкой. Если с входом все ок, то траекторию можно сужать. Расстояние между конусами можно уменьшать до 10 метров. Разгоняться быстрее и тормозить (передним, в повороте) мощнее.

3. Вася выставил GP8 и начал учиться меньше снижать скорость на развороте и подбирать такую скорость выполнения разворота, чтобы на максимальном угле попадать в траекторию GP8. Он предпринял десять попыток проехать GP8 на время, и все 5 кругов по нормальным траекториям проехал только на одной попытке из 10. Результат был 29 секунд.

Как тренировался Петя?
1. Петя поставил GP8 и начал ее катать. 
2. Засек время и понял, что его результат 35, а это очень далеко от рекорда в 26 секунд.
3. Он начал ехать быстрее. Сильнее газовать, тормозить и наклонять мотоцикл. От обилия всего и сразу его мозг начал быстро перегружаться, паниковать, руки стали зажимать руль, все движения тормозом и газом стали грубыми. Методы управления начинают путаться. Петя начал падать и от сноса заднего колеса, и от сноса переднего колеса.

4. Петя увидел, что надо уметь поворачивать руль до ограничителя при развороте. А еще есть контрсвешивание 🙂
5. Петя потренировался кататься по кругу с рулем в ограничитель и без рук. Получалось круто!
6. Потом Петя решил опять покатать GP8 чтобы при развороте доставать рулем до ограничителя. Результат был 31 секунда. Все еще далеко до 26 секунд. Все еще много напряжения.

Вывод
Не загоняйте себя в рамки стандартных фигур раньше времени. Ставьте конусы шире. Позволяйте себе ошибаться в траекториях. Не всё должно получаться с первого раза. И не стремитесь сразу к достижениям топовых пилотов, как к примеру «ехать с рулем в ограничитель» 🙂

И старый добрый видос с исследованиями на эту тему «больше скорость + больше наклон = радиус меньше» от Дани Махорина

Влияние угла наклона мотоцикла на радиус разворота

К вопросу о использовании тяги и тормозов в повороте — Байки о байках

Эта статья является попыткой обобщения результатов дискуссии, состоявшейся в мотоветке инернет-клуба любителей BMW.

Не всегда в результате спора рождается истина, особенно если спор проходит на какой-нибудь интернет-площадке. В этом смысле мото-конференция бмвешников является счастливым исключением, я всегда с удовольствием её читаю. Там собрались толковые ребята и девчата, умеющие и ездить, и спорить. Многие гоняются на треке, почти все поголовно любят дальнобой — встать с утра пораньше, выпить кофе и поехать повидаться с «соконфетником» на Северный Кавказ для них обычное дело. В общем, рекомендую всем заглядывать на этот ресурс.

Итак, в один прекрасный день в ветке появилась новая тема со следующим вопросом: «Вхожу в поворот…. и понимаю что несет на внешний бортик. Закладывать дальше некуда, сама траектория уже неправильна — слишком «плоско» вошел… что делать? Вчера был в этой ситуации, отормозился кое-как…»

Забегая вперёд, скажу, что заглавная картинка является ответом на вопрос, слоган примерно переводится «не уверен? газуй!». Давайте подведём под него рациональную базу.

Всем известно, что если хочется пройти поворот побыстрее, придётся наклониться посильнее. Но верно и обратное — если нужно наклониться посильнее, придётся ехать побыстрее.

В самом деле, представим себе, что мотоцикл прописывает поворот постоянной кривизны, двигаясь с постоянной скоростью. На него действуют две силы — сила тяжести (жёлтая стрелка) и центробежная сила (синяя стрелка). Сила тяжести (P=mg) величина постоянная (масса не меняется, g тоже), а центробежная сила (F

ц=mv2/R) зависит только от скорости, поскольку поворот постоянной крутизны. Равнодействующая (зелёная стрелка) проходит через пятно контакта шин и асфальта, мотоцикла стабилен (левый рисунок).

Представим теперь, что вы неправильно оценили кривизну поворота и чтобы его пройти вам надо заложить покруче. Если вы наклоните мотоцикл сильнее, не добавляя газ (или, что тоже самое, сбросите газ при постоянном наклоне) то равнодействующая сместится внутрь поворота и будет стремится уронить мотоцикл на «нижний» бок (средний рисунок). Решение простое — увеличьте газ, синяя стрелка вырастет и равнодействующая снова переместится в пятно контакта (правый рисунок).

Давайте для наглядности поиграем формулами. Предлагаю использовать знак «*» для обозначения умножения, традиционно его опускают, но тогда тригонометрические функции на экране выглядят диковато. В книжном наборе используют шпации, но как это сделать в html я не очень представляю. Итак, из школьного курса геометрии мы знаем, что тангенс это отношение противолежащего катета к прилежащему. Допустим, мотоцикл отклонен от вертикали на угол а. Тогда tg(a)=Fц/P, или, что тоже самое, Fц=P*tg(a). Подставим значения: m*v2/R=m*g*tg(a), следовательно v2=R*g*tg(a).

Вывод: скорость мотоцикла в повороте зависит от угла наклона и наоборот, угол наклона зависит от скорости. Зависимость эта прямая: больше угол — больше скорость, меньше угол — меньше скорость. Зависимость эта не зависит от массы — Голду и скутер в одном и том же повороте при одинаковой скорости придётся наклонять на одинаковый угол. И зависимость эта жёсткая, если вы проходите поворот радиусом 40 метров с наклоном 30о, ваша скорость должна быть 55 км/ч, а если вы хотите наклониться на 45о, то придётся ускориться до 72 км/ч.

Топикстартер, который «плоско вошёл», поступил максимально безопасно, а именно выпрямился и оттормозился. Но что делать, если нет такой возможности? Тогда нужно наклонить мотоцикл сильнее, одновременно добавляя, а не сбрасывая газ. «Не уверен? Газуй!» Хотя по себе знаю, трудно себя заставить, ведь это противоречит инстинкту, который в проблемной ситуации заставляет замедляться, а не ускоряться.

Есть и ещё резоны добавлять газ в повороте:

1. Задняя шина шире передней, поэтому она «лучше держит», то есть занос у неё начинается позднее. Добавляя газ мы смещаем центр тяжести назад, загружая заднюю покрышку и разгружая переднюю. Если же предел всё же будет достигнут и превзойдён, то соскальзывание передней покрышки приведёт к неминуемому лоусайду, а с соскальзыванием задней может побороться практически любой (даже начинающий) мотоциклист.

2. Если покрышки скользят, то всё равно газ нужно, как ни странно, добавлять, а не сбрасывать. А всё потому, что при сбросе газа скольжение прекращается ударно, то есть очень резко, что приводит к хайсайду. Вот посмотрите:
Лоусайд (то есть падение на «низкую» сторону):

Хайсайд (то есть падение на высокую сторону):

Глазастый Alexey_T разглядел, что лоусайд произошел из-за сноса переднего колеса. Я думаю, что водитель даже не тормозил, а просто прикрыл газ, а поскольку мотоцикл шел в сильном наклоне, этого хватило для сноса передка. Мне кажется, что открытие газа к падению бы не привело. Такие лоусайды всегда начинаются с переднего колеса, именно потому, что оно хуже держит (см. пункт 1).

Что касается хайсайда, то гонщик из ролика просто прикрыл газ, заднее колесо поймало сцепление с асфальтом (ему это легче сделать, чем переднему, см. п.1), мотоцикл резко выпрямился, как будто колесо наткнулось на бордюр (в отличие от переднего, заднее колесо жестко связано с рамой в поперечном направлении) и выбросил водителя как из катапульты. Если бы он газ не закрыл, то колесо бы просто снесло дальше, мотоцикл лег бы на «низкий» бок и заскользил бы по касательной к траектории — сравнительно безопасный лоусайд. Кстати, как справедливо заметил опытнейший Алексей, хайсайд бывает не только из-за сброса газа, так что будьте осторожны.

3. При добавлении газа центр тяжести смещается назад, передняя вилка распрямляется. Задняя подвеска, как известно, тоже распрямляется. Таким образом, клиренс байка при ускорении увеличивается, и при сильном наклоне снижается вероятность зацепить асфальт центральной подставкой или чем-то ещё.

4. Колесо в наклоне катится по меньшему радиусу, длина его окружности меньше, поэтому при постоянных оборотах двигателя мотоцикл замедлится. Чтобы скорость не упала, а тем более чтобы она выросла, придётся добавить газу. Впрочем, этот эффект становится заметным только при сильных «трековых» наклонах, но для полноты картины нужно упомянуть и его.

Итак, мне кажется, нам удалось достаточно убедительно показать, что в повороте следует добавлять газ, а не сбрасывать. Однако, внимательно читая дискуссию, можно наткнуться на два сообщения (1 и 2), авторы которых советуют замедлиться. Причём Алексей не вылезает с лучших европейских треков, да и поездил много на чём. ЯсЯ же работает мото-инструктором, то есть тоже говорит со знанием дела. Что же получается, практика противоречит теории?

Давайте вернёмся у формуле зависимости угла от скорости: v2=R*g*tg(a). Мы видим, что в неё входит радиус поворота R. Если рассматривать его не как параметр, а как переменную, что можно увидеть, что при снижении скорости и при сохранении угла наклона, радиус уменьшается. Например, если мы едем с наклоном 30о и скоростью 55 км/ч, то будем прописывать поворот радиусом 40 метров. А если мы снизим скорость до 53 км/ч при том же угле наклона, то поворот сузится до 37 метров — можно сказать, что мы переместимся с внешнего края полосы дороги к внутреннему.

Почему же нельзя использовать сброс газа или торможение? Можно, но тут требуется очень высокое мастерство и крепкие нервы. Не даром совет озвучили именно опытные люди. Если же вы с перепугу или просто от неумения закроете газ слишком сильно, у вас будут проблемы, описанные выше.

Что ж, с физикой разобрались, настало время сказать главное. Формулы это, конечно, хорошо, но они дают только понимание процесса. А вот к овладению процессом приводит практика. Несколько занятий (лучше на треке) под руководством опытного инструктора дадут больше, чем все тангенсы и котангенсы. Причём грамотный инструктор доведёт до вас и теорию тоже, только не с помощью формул, а с помощью аналогий и метафор. А вот понять, какое движение нужно совершить правым запястьем, чтобы скорость плавно снизилась с 55 до 53 км/ч можно только после многих часов на треке.

Если же у вас нет возможности такого обучения, не стоит отчаиваться. Во-первых, даже гуру не ездят по улицам как на треке и используют свои навыки только в критических ситуациях. Во-вторых, профилактика — лучшее лечение. Позвольте мне дать несколько советов по «гражданскому» прохождению поворотов. Советы не блещут новизной, в том или ином виде они разбросаны по всему интернету (знаменитое slow-look-lean-roll), но повторенье — мать ученья.

1. Slow
Замедлитесь до поворота. Лучше использовать оба тормоза и переключаться вниз так, чтобы на входе уже была включена нужная передача. Этому не трудно научиться, нужно только практиковать навык в каждом повороте каждой поездки, чтобы он стал автоматическим. И не бойтесь замедлиться сверх необходимого, не за сотые секунды сражаетесь. Проще при необходимости ускориться в повороте, чем замедлиться.

2. Look
Оцените ситуацию в повороте, смотрите вдоль траектории как можно дальше. Во-первых, чем раньше вы увидите препятствие (машина с аварийкой, беспечный пешеход, яма, дохлая ворона), тем больше у вас будет времени на принятие решения и его воплощение. Во-вторых, если вы смотрите слишком «низко», то скорость кажется выше, значит паника наступит раньше, а именно паника и заставляет ошибаться. В-третьих и в главных, мотоцикл едет туда, куда вы смотрите. Кстати, возвращаясь к ситуации топикстартера — я думаю, что он смотрел на бордюр, если бы смотрел на выход из поворота, тема бы не состоялась.

3. Lean
Отпустите тормоза, чуть сместите пятую точку на сиденье в сторону поворота и с помощью контрруления наклоните мотоцикл. Свешиваться как Росси не нужно, потому что на его скоростях в городе лучше не ездить. Исключений два. Если покрытие кажется скользким (например, присыпано песком), тогда лучше самому свеситься поглубже, а байк держать повертикальнее. Ну и в медленных «разворотах на пятачке» нужно смещаться наружу, а не внутрь. И не висите на руле, держите корпус мышцами спины.

4. Roll
В повороте чуть-чуть добавьте газ. Почему? См. выше. 🙂

Как наклонятся в повороте — мотоциклы и скутеры

Новичок старается сохранить вертикальное положение мотоцикла по двум причинам: он боится, помня свое первое падение, которое произошло на малой скорости в крутом повороте (если еще и на тормоза тогда по глупости надавил) или он считает, что у двигателя не хватит тяги на низах и мотоцикл завалится на малой скорости потому, что заглохнет мотор.

Двигатели глохнут или потому что они холодные, а подсос вытянуть забыли или поленились вытянуть как надо, или на горячую — если холостые выставлены слишком низко. Вывод: на холодном двигателе нельзя практиковаться выполнять повороты на малой скорости.
Грамотный мотоциклист чувствует, когда его движок может раскручиваться под нагрузкой без опасности заглохнуть. Иначе при развороте приходится концентрироваться на движениях ручки газа вместо того, чтобы держать равновесие.

Чтобы развеять страхи новичков при наклоне мотоцикла в повороте, приведем примеры — теоретический и практический.

Представьте себе предмет с низко расположенным центром тяжести. Вообразите, что Вы держите в руке швабру с насаженным на нее с одного конца шаром для боулинга. Ваша рука посередине ручки, швабра — вертикально, шаром вверх. Насколько Вы сможете отклонить ее от вертикали, удерживая одной рукой? Конечно — нужно держать ее почти вертикально, шар-то тяжелый и находится наверху, стоит ему отклониться хотя бы немного вбок и он утянет за собой всю швабру. А теперь перевернем швабру шаром вниз, поставим шар на пол и попробуем еще раз.
Оказывается, что теперь ручка швабры может отклоняться от вертикали довольно далеко, и вернуть ее в вертикальное положение не составляет особого труда. Вот в этом и смысл низко расположенного центра тяжести.

От теории переходим к практике: ученики двигаются на мотоцикле прямолинейно, стоя на подножках. При этом они покачивают мотоциклы влево-вправо подобно маятнику, не поворачивая при этом руль, и стараются, чтобы головы оставались на прямой линии.
Мотоциклы как бы пляшут под ними, а туловище вместе с головой сохраняет максимально вертикальное положение. Несмотря на “пляску”, мотоциклы сохраняют почти прямолинейное движение, и вероятность падения полностью отсутствует, потому что для этого центр тяжести находится недостаточно высоко, и ученики видят это на личном примере.

Многие из нас в повороте любят наклоняться вместе с мотоциклом. И получается, что новичка обычно легче научить проходить вираж — они охотнее, без опаски наклоняют мотоцикл, если сами при этом сохраняют как можно более вертикальное положение. Поэтому после того, как новичок освоил первое несложное упражнение — раскачку, сидя в седле и удерживая голову на воображаемой прямой — ему нужно усложнить упражнение и теперь выполнить поворот исключительно за счет наклона мотоцикла, продолжая сохранять вертикальное положение тела. Важно, при выполнении этого упражнения, держать голову вертикально в том же самом положении, что и при движении по прямой — то есть “чтобы положение линии горизонта относительно линии глаз оставалось неизменным”.

Это может показаться странным, но именно так многим бывает легче привыкнуть к мотоциклу и преодолеть инстинктивный страх перед поворотом. После нескольких кругов они сами начинают удивляться тому, как сильно им удалось накренить мотоцикл, сумев удержать голову в том же положении. Но нужно продолжать тренировку, постепенно увеличивая угол наклона до тех пор, пока фактически не начнете отталкивать руль в сторону от себя на расстояние вытянутых рук. При этом голова сохраняет почти вертикальное положение, а мотоцикл наклоняется в повороте все сильнее и сильнее. Со временем выполнять это упражнение становится все легче и легче.

Теперь о наклоне мотоцикла и плавному развороту в ограниченном пространстве, например, на парковке. Новичок находится на мотоцикле с работающим двигателем и поворачивает руль последовательно до упора сначала налево, затем направо. Из любого из этих положений он может тронуться и начать движение. Это может быть страшно, но лишь поначалу — со временем привыкаешь и это получается само собой.

Методика трогания с места с полностью вывернутым вбок рулем отрабатывается многократно, со стартом в обоих направлениях, вплоть до достижения автоматизма.

Когда Вы научитесь выполнять это упражнение — на парковке для Вас проблем не будет. Остановка, руль повернут в сторону до упора, трогание с места.
А теперь попробуйте, насколько быстро при таком трогании Вы сможете поставить ноги на подножки? И если предыдущее упражнение отработано правильно, то сами того не замечая, Вы просто слегка наклоните мотоцикл, моментально поставите ноги на подножки еще в статике, не начав движения, и плавно тронетесь с места. Теперь Вы сможете развернуться в любом самом узком месте, насколько это позволяют ограничители руля.
Самое главное — не забывайте, что если в этот момент нажать на тормоза, то падение неизбежно!!! Медленный поворот и торможение — вещи несовместимые. Не нужно бояться падений на малой скорости.
При просмотре видеозаписей мотогонок можно увидеть, что в виражах гонщики почти не наклоняют головы, и что если мотоцикл движется со скоростью более 20 миль/час (32 км/ч), то можно вполне безопасно наклонять его в повороте вплоть до касания асфальта подножками. Нужно раз и навсегда вбить себе в голову, что если у тебя появляется ощущение, что в этом повороте дальше наклонять мотоцикл уже нельзя, то самое время наклонить его еще больше с одновременным увеличением подачи топлива (не закрывать ручку газа!!!!).

Еще раз — о применении тормозов на малой скорости при маневрировании в ограниченном пространстве надо забыть. За равновесие мотоцикла и управление им на малых скоростях в указанных ситуациях отвечает не правая рука, а левая — сцепление. Нужно научиться “играть” сцеплением и регулировать скорость движения за счет проскальзывания пакета дисков, и таким образом понять, что это более надежный способ выдержать желаемую траекторию при медленной езде! При наклоне мотоцикла (подразумевается, что Вы наклоняете его для поворота) надо забыть о тормозах, иначе Вы его обязательно завалите, а перед торможением для полной остановки мотоцикл необходимо предварительно выровнять!!!

Общая суть в том, что и на малых скоростях мотоциклы легко управляются при условии наличия правильных навыков. И при достаточных тренировках, наклон в повороте, из пытки превращается в увлекательное и нормальное, контролируемое действие.

Мотосовет №48 — Контрруление | Ликбез

Наверное один из самых занудных мотосоветов, но об одной из фундаментальных категорий теории движения мототранспорта.


Moto48.jpg
За мгновение до контрруления.
Автор: Olga713


James R. Davis Counter-steering Not the least bit as simple as it feels
Источник: http://msgroup.org/
Перевод: sixbisix

Каждый кто управлял мотоциклом знает это. В мотошколе упоминают (но не объясняют), а мотоциклисты всё время спорят об этом. Действительно, что это такое? Как это работает? Почему это работает? На все эти вопросы я постараюсь ответить в этом мотосовете.

На сверх малой скорости мы поворачиваем руль туда, куда хотим ехать. Мы можем делать так только на скорости менее 10 км/час. Если скорость выше мы делаем всё наоборот, независимо от того осознаём мы это или нет. Например, если мы хотим повернуть направо, то на самом деле мы ПЫТАЕМСЯ повернуть руль налево. Это приводит к тому, что переднее колесо наклоняется вправо и из-за наклона колеса происходит поворот направо. Это и есть контрруление.

Почему же мы не путаемся и поворачиваем руль в нужную сторону на любой скорости? Потому, что мы усвоили, что не нужно прилагать усилий управляя мотоциклом. Поворот руля влево ВОСПРИНИМАЕТСЯ нами так, словно мы толкаем руль правой рукой, а не тащим левой. Такое ощущение связано с тем, что чем сильнее мы толкаем руль, тем больше мотоцикл поворачивает направо и, следовательно, кажется руль все сильнее стремиться повернуть направо. Другими словами, мы быстро связываем контрруление с той рукой, в сторону которой мы поворачиваем. Более того, даже небольшой опыт позволяет понять, что контрруление требует намного меньше усилий, в то же время повернуть руль в сторону поворота невозможно. В конце концов человек быстро обучается.

Для понимания контрруления необходимо иметь лишь поверхностные знания о гироскопе – не более того, во что ВЕРЯТ большинство людей представляя работу гироскопа. (Несмотря на то, что большинство из них ЗАБЛУЖДАЕТСЯ, я все равно опишу их позицию). Явление называется «гироскопическая прецессия». Гироскопическая прецессия возникает когда на ось вращающегося гироскопа прикладывается сила смещающая эту ось. Вектор силы вращающегося гироскопа направлен под углом в 90 град к плоскости вращения. Следовательно, если мы попытаемся повернуть переднее колесо влево, то сила, которую мы прикладываем, поворачивая руль, будет направлена направо против оси вращения колеса и будет наклонять колесо вправо. Аналогично, пытаясь повернуть колесо вправо в результате колесо будет наклоняться влево.

Однако гироскопическая прецессия не является необходимым условием контрруления. Не имеет значения на сколько, но если переднее колесо отклоняется от прямолинейного движения ваш мотоцикл начинает наклоняться в противоположную сторону. Без преувеличения можно сказать, что даже без гироскопической прецессии, поворот переднего колеса мотоцикла в одну сторону приводит к контррулению в противоположную. Происходит это из-за угла наклона вилки. Этот эффект можно наблюдать на стоячем мотоцикле. Просто поверните руль в сторону и вы увидите, что мотоцикл наклоняется в противоположную.
[Заметьте, что гироскопическая прецессия не является необходимым условием контрруления, но облегчает его – делает его более ровным – но НЕ приводит к контррулению. Простыми словами – в основе контрруления лежит центробежная сила, а не гироскопическая. Чтобы лучше понять это, почитайте Centrifugal forceДля лучшего понимания почитайте ветку форума (на английском — прим. SixBiSix)].

centrifugalvsprecession.jpg

1. Если контрруление возникает в результате гироскопической прецессии, ваше тело и голова будут следовать за наклоном мотоцикла.
2. Если контрруление возникает в результате центробежной силы, ваше тело, голова и мотоцикл будут наклоняться одновременно)

С того момента как ваша голова и тело не находятся в одной плоскости с крутящимся колесом, они не прецессируют. Ваше тело остается соосно с корпусом мотоцикла.

При езде на мотоцикле, поворот руля немедленно преобразуется гироскопической прецессией в наклон в противоположную сторону. Так как переднее колесо прикреплено к раме мотоцикла, то мотоцикл также наклоняется. Однако наклон МОТОЦИКЛА происходит из-за воздействия на руль и соответствующего поворота переднего колеса — гироскопическая прецессия играет только вспомогательную роль в этом процессе и не оказывает значимого эффекта.

Например, если вместо переднего колеса была бы лыжа, то поворот происходил бы в сторону поворота руля (точно также как это происходит если вместо лыжи установлено колесо) и корпус наклоняется в противоположную сторону, подтверждая что даже контрруление лыжей все еще эффективный способ управления.

ЕДИНСТВЕННЫЙ СПОСОБ повернуть мотоцикле, движущегося быстрее пешехода, это контрруление (если конечно у мотоцикла только два колеса). Мы поговорили только о том, почему мотоцикл начинает наклоняться. Конечно, все что мы обсудили выше относится к непосредственно повороту переднего колеса сопровождающегося одновременным наклоном мотоцикла в противоположную повороту руля сторону. Что же происходит дальше?

Прежде чем перейти к рассмотрению более сложных явлений, отмечу, что если вы перестанете давить на руль (или вас выбросит из седла мотоцикла), после нескольких неконтролируемых колебаний из стороны в стороны ваш мотоцикл «найдёт» прямолинейный курс, самостабилизируется и поедет прямо! Да это так, ваш мотоцикл имеет встроенный механизм само-коррекции – известный под названием Геометрия механизма управления – который позволяет мотоциклу самостоятельно компенсировать любые наклоны и изменения скорости и продолжать движение прямо независимо от того, едите ли вы на мотоцикле или мотоцикл едет уже без вас – пока скорость мотоцикла не снизится настолько, что он упадет в сторону.

raket.jpg

Геометрия вилки


На рисунке показано, как обычно выглядит передняя часть мотоцикла. Руль соединен с рулевой колонкой (steering column), которая соединена с рамой мотоцикла (knee bone), которая соединена… ой, мы двигаемся в неверном направлении. Рулевая колонка (в народе называемая «рулевой стакан» [steering stem]) не соединена напрямую ни с рамой мотоцикла, ни со стаканами вилки! Наоборот, она соединена с так называемым траверсой (triple-tree) на рисунке отмеченной буквой D). Это то место, где оба пера вилки (forks), скрепленные вместе по ходу всей рулевой колонки, соединены с рамой мотоцикла. Вы можете заменить, что траверсы выставлены вперед и поэтому перья вилки также смещены немного вперед по отношению к рулевой колонке (обратите внимание на диагональные линии отмеченные как С и С’). Это называется смещение вилки (offset).

Теперь пожалуйста, обратите внимание, что перья вилки закреплены в траверсах не перпендикулярно земле, а под углом. Этот угол называется углом наклона вилки (rake).Если бы угол наклона вилки отсутствовал (и не было бы небольшого смещения вилки), то переднее колесо должно было касаться дороги в точке А. (В большинстве случаев угол наклона вилки примерно 30 градусов).

Угол наклона вилки играет огромную роль. С одной стороны, благодаря углу наклона вилки любой наклон колеса приводит к повороту колеса в сторону наклона. С другой стороны, он замедляет руление. Это значит, что если на низкой скорости руль поворачивается на 20 градусов, то траектория движения меняется немного меньше 20 градусов. [Никогда не поворачивайте руль на 20 градусов двигаясь на высоких скоростях – передней колесо всегда направлено прямо]. При повороте на высокой скорости, угол наклона вилки ЗАМЕДЛЯЕТ реакцию мотоцикла на поворот руля (Ниже я объясню почему).

Посмотрите на рисунок и представьте, что вместо поворота направо колесо смотрит прямо на вас. (Корпус мотоцикла остается повернутым направо).

rakeFullturn.jpg


Теперь вы увидите, что пятно контакта, которое до поворота колеса находилось в точке В, находится теперь в точке С’. Другими словами, из-за того, что вилка наклонена, часть вашего усилия на поворот руля тратиться на смещение пятна контакта колеса с дорогой (Поэтому руление «медленнее» — и чем больше угол наклона, тем медленнее руление. Обратите внимание, что «медленное руление» не тоже самое, что «недостаточная поворачиваемость» (under-steer)).

Отметим особенность, что точка пересечения колеса с красной диагональной линией С’ находится выше, чем точка пересечения колеса с линией В. Это объясняет то, почему из-за наклона вилки при повороте руля перед мотоцикла опускается ниже. Горизонтальное расстояние на уровне земли между В и С (не С’) называется вылет (trail). (Вылет, как вы можете заметить, зависит от угла наклона вилки, смещения и радиуса колеса). На некоторых мотоциклах переднее колесо закреплено не ровно между амортизаторов, а либо немного выше либо ниже вилки. Фактически, такое смещение необходимо для того, чтобы уменьшить или увеличить смещение вилки, а значит увеличить или уменьшить вылет.

Устойчивость вашего мотоцикла в движении зависит от вылета. Однако, замечали ли вы, что на мотоциклах с очень большим углом наклона вилки (и следовательно большим вылетом) переднее колесо очень неустойчиво (на низкой скорости) если оно не направлено строго прямо? Эта особенность объясняет одну из причин, почему колесо поворачивает в сторону поворота, как только оно наклонилось в эту сторону. Любой наклон колеса в сочетании с силой притяжения, стремящейся приблизить переднюю часть мотоцикла к земле, приводит к смещению вперед пятна контакта колеса с дорогой . Более того, заметьте, что ось вашей вилки направлена в точку С, не С’, и она находится сзади центра тяжести передней части мотоцикла. Следовательно, сила притяжения играет более существенную роль в повороте колеса, чем может показаться на первый взгляд. (И теперь вы понимаете, для чего нужны рулевые демпферы – благодаря им небольшой наклон не приводит МОМЕНТАЛЬНО к повороту колеса в направлении наклона.)

Но существует другая, более весомая, причина, из-за которой наклон колеса приводит к повороту – тяга развала (camber thrust). В отличие от автомобильных шин, на мотоцикле вы ездите на шинах не с плоским профилем, а с круглым. При езде прямо пятно контакта располагается точно по середине покрышки, максимально удаленным от оси колеса. При наклоне пятно контакта располагается ближе к оси колеса. Самая удаленная от оси колеса часть ВРАЩАЕТСЯ БЫСТРЕЕ, чем любая другая, находящаяся ближе к оси колеса. Значит когда вы двигаетесь в наклоне, то внешняя сторона пятна контакта движется быстрее внутренней.

glasses1.jpg


Возьмём два конусообразных стакана и соединим их вместе, как показано на рисунке ниже. Разве это не похоже на профиль вашей покрышки если смотреть на нее спереди?

glasses2.jpg


Теперь положите один из стаканов на стол и толкните его. Стакан ДОЛЖЕН двигаться по кругу, потому, что край стакана движется быстрее, чем любая другая его часть. Так происходит и с колесом мотоцикла. Сила тяги развала заставляет ваше колесо поворачивать при наклоне.

glasses3.jpg


Таким образом, угол наклона вилки и тяга развала вместе преобразуют наклон переднего колеса в поворот в сторону наклона. Затем, корпус мотоцикла следует за колесом и наклоняется в сторону поворота.

Теперь вы знаете, что такое контрруление, его механизм и как это происходит. Сейчас у вас может возникнуть вопрос, почему колесо останавливается каждый раз при небольшом контррулении? И как я раньше отметил, каким образом мотоцикл без пилота сам двигается прямо?

Ответ на оба эти вопроса даст центробежная сила и, опять, угол наклона вилки. При любом соотношении скорости и угла наклона, существует только один диаметр круга на котором они могут быть постоянными. Это точка баланса в которой сила притяжение пытается уронить мотоцикл, а центробежная сила стремиться его поднять, и эти силы уравновешивают друг друга. (Если у вас есть MS Excel, вы можете скачать этот файл для подтверждения моих слов).

Если скорость увеличивается, а радиус поворота не уменьшается (возможно в оригинале ошибка и радиус поворота должен увеличиваться), то центробежная сила будет удерживать мотоцикл более вертикально – т.е. уменьшать угол наклона. Это, в свою очередь, уменьшает тягу развала и мотоцикл, по собственному желанию, увеличивает радиус поворота.

Если скорость не меняется, но радиус поворота меньше радиуса, на котором достигается баланс сил, то центробежная сила становится больше силы притяжения и опять происходит увеличение радиуса поворота так, как было описано выше.

Как только ваш мотоцикл стабилизировался в повороте (постоянная скорость, постоянный наклон и постоянная сила поворота руля) в этом состоянии он будет оставаться до тех пор, пока не изменится сила поворота руля (т.е. например вы немного больше надавите на руль или измениться дорожное полотно или подует боковой ветер или вы переместите свой вес или измените скорость).
Стабильность мотоцикла нарушается, как только вы прикладываете на руль усилие. Воздействие на руль, тяга развала и угол наклона вилки сходятся в смертельной схватке, исходом которой является самовыравнивание мотоцикла. Сила, направленная на сохранение мотоциклом прямолинейного движения, но она также связана с силой трения. В пятне контакта передней покрышки есть возникает сила трения, которую целый мотоцикл прикладывает для того чтобы «содрать» резину с покрышки. Если мотоцикл находится на одной линии с передним колесом (это возможно только при движении прямо), то очень важно, чтобы «сдирания» резины не было. Но если мотоцикл находится не на одной линии с передним колесом, то силы будут стремиться выправить колесо через давление в месте пятна контакта, находящегося на наружной части траектории. Так как пятно контакта находится где-то в районе точки В, и далеко позади оси вилки (красная линия С), колесо стремиться сойти с траектории.

Я верю, что теперь вы знаете, почему мотоцикл без пилота, мотоцикл совершает несколько широких колебаний за несколько мгновений, т.к. все силы борются друг с другом и мотоцикл становится стабильным найдя прямую траекторию в вертикальном положении. Дизайнеры передней вилки мотоцикла умницы! Не так ли?

 

Прохождение виража на низких скоростях

Supermoto-11Supermoto-11

Мы знаем,что контрруление — лучший способ инициировать наклон в поворот и сохранить равновесие на вираже. Сейчас мы рассмотрим применение контрруления в крутых поворотах, которые нужно проходить на низкой скорости.

Умение быстро и чисто развернуться на 180° — очень важный навык, это безопасная альтернатива долгому и трудному процессу разворачивания на узкой дороге.

Наклон наружу (на внешнюю сторону виража)

Многие боятся крутых медленных поворотов из-за того, что в этом случае нужно сильнее наклонять мотоцикл, да еще делать это на низкой скорости — это действительно страшновато. Чтобы пройти такой поворот более гладко, наклон мотоцикла лучше уравновешивать и контролировать собственным весом. Для начала разберемся, почему на крутых виражах угол наклона должен быть как можно больше.

Представьте себе, что вы стоите рядом со своим мотоциклом. Возьмите его за руль и поверните его (руль) до предела влево; теперь проведите мотоцикл по кругу, не наклоняя. В этом случае радиус круга, который сделает мотоцикл, будет зависеть только от его рулевой геометрии. Это будет минимальный поворотный радиус вашего мотоцикла без наклона.

it9qde_i__0it9qde_i__0

Единственный способ его уменьшить — это, делая поворот, наклонить мотоцикл. Посмотрите схему 15-1: на ней видно, почему при увеличении угла наклона уменьшается радиус поворота мотоцикла. На рисунке слева на схеме 15-1 вы видите, как шина поворачивается вокруг своего поворотного центра при нулевом наклоне, — это касается нашего первого эксперимента, когда вы вели мотоцикл по кругу, не наклоняя его. Здесь же показаны центр кривой и радиус поворота (Р°). На рисунке справа изображена та же шина, но при наклоне в 30°. В этом случае расстояние до центра круга остается прежним, только теперь уже этот «центр» располагается ниже поверхности дороги. Эффективный радиус поворота (В30) измеряется от точки на поверхности, которая находится непосредственно над реальным центром поворота. Вы видите, что расстояние до центра поворота при В30 меньше, чем при ВО. Чем больше угол наклона, тем острее получается этот «конус» и тем меньше становится эффективный радиус поворота.

На дороге радиус поворота будет зависеть от рулевой геометрии мотоцикла и угла наклона его колес относительно дороги. В наклоне вес мотоцикла, который тянет вниз сила тяжести, должен быть уравновешен центробежной силой, действующей на его центр тяжести (ЦТ) и тянущей этот ЦТ к внешней стороне виража. Вот здесь-то и можно, балансируя собственным телом, улучшить маневренность мотоцикла, если он едет на низкой скорости. Угол, под которым располагается общий центр тяжести (мотоцикла с сидящим на нем пилотом), — есть эффективный угол наклона.

Свешиваясь наружу (с противоположной повороту стороны), вы смещаете общий центр тяжести (мотоцикла и ваш) и тем самым можете влиять на его равновесие (и скорость), не изменяя при этом поворотного радиуса. То есть этот прием помогает сохранить равновесие при большем угле наклона мотоцикла, так как перемещение массы тела (значительное смещение общего центра тяжести) помогает сильнее наклонить мотоцикл, не увеличивая при этом эффективного угла наклона.

sM3rwVJ3YpssM3rwVJ3Yps

На схеме 15-2 показано, как смещение тела в сторону от поворота на нении с углом наклона мотоцикла. НМ на этой схеме означает наклон мотоцикла, это угол от вертикали до центральной оси мотоцикла. ЭН — это эффективный наклон, угол от вертикали до общего центра тяжести.

Когда вы наклоняетесь вместе с мотоциклом, угол наклона его и угол эффективного наклона равны, это показано на рисунке слева. Свешиваясь с мотоцикла в противоположную виражу сторону (рисунок справа), вы перемещаете свой вес (а, следовательно, и общий центр тяжести) в сторону. При этом уменьшается эффективный наклон, что позволяет вам наклонить мотоцикл еще сильнее (а значит, и уменьшить радиус поворота), не увеличивая при этом скорость. Последнее особенно важно, потому что угол наклона, необходимый, чтобы уменьшить радиус медленного поворота, нужно сохранять, а ускорение может привести к потере равновесия и сцепления

Но затягивать медленный поворот тоже можно только до определенной степени, здесь есть свои ограничители — величина дорожного просвета, например. В целом, когда вы немного смещаетесь в сторону от виража, вам легче сохранять контроль над мотоциклом и поддерживать его равновесие; вы чувствуете себя более уверенно, потому что словно бы меньше наклоняетесь, — ведь относительно мотоцикла ваше тело держится прямо.

Как это сделать

x7-ROBl6SwAx7-ROBl6SwA

Итак, мы установили, что, используя в качестве противовеса собственное тело, проходить медленный поворот проще и безопаснее. Теперь разберем, как этот прием применить на практике. Все начинается с работы ног: вы приподнимаетесь и смещаетесь на внешнюю сторону, перенося почти весь свой вес на внешнюю подножку. Как и в любом другом повороте, смотрите туда, куда хотите доехать. В случае крутого разворота ваш подбородок должен почти упираться вам в плечо — смотрите внутрь поворота. Чем дальше от центральной линии вы отодвигаетесь, тем больше угол наклона мотоцикла и тем круче может быть траектория.

Слегка перемещайте верхнюю часть тела, пока не найдете точку равновесия для соответствующей скорости и данного радиуса поворота. Двигатель должен работать так, чтобы мотоцикл прошел по всему виражу. Ни в коем случае не закрывайте резко «газ» и не выжимайте сцепление — потеря мощности приведет к тому, что равновесие нарушится и мотоцикл упадет на низкую сторону. Но, с другой стороны, если вдруг оказывается, что мотоцикл наклонился слишком сильно, а скорректировать это собственным весом уже не получается, добавьте немного «газу». Мотоцикл сразу «воспрянет» — немного поднимется. Отработайте этот прием на безопасной территории, начиная с достаточно широкого радиуса. С укреплением навыка сужайте поворот. Вы должны научиться делать его на круге диаметром 8м- это чуть меньше, чем ширина двухполосной дороги.

Источник vk.com/motoinfocar

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о