чем больше скорость тем больше радиус поворота

На что влияет увеличение диаметра колеса (диска и шины)?

Внешний тюнинг автомобиля не представляется без замены штатных дисков на большие легкосплавные, а высоких шин на низкопрофильные. Производя такую подмену стоит понимать, что изменится не только экстерьер машины, но еще и ее характеристики (скорость, устойчивость, расход топлива и т.д.).

На что влияет диаметр диска автомобиля

Что и говорить, диски большего радиуса смотрятся на машине на много стильней, эффектней и «круче». А на что влияет радиус диска с точки зрения характеристик автомобиля?

Рассмотрим пример, когда диаметр колес будет оставаться постоянным, то есть с увеличением радиуса диска будет уменьшаться профиль шины. В качестве эксперимента был выбран автомобиль Volkswagen Golf (2010), его универсальность в том, что на него можно установить диски от 15 до 19 дюймов. Результаты тестирования разных размеров дисков можно увидеть в таблице:

На что влияет высота шины

Шины с низким профилем:
1. Гораздо жестче, а это ведет к снижению комфортабельности езды. Другими словами, Вы будете лучше ощущать все неровности дороги на пятой точке.
2. Способствуют увеличению нагрузок на детали подвески автомобиля.
3. Способствуют повреждению дисков в результате проезда по неровностям дороги.
4. Меняют внешний вид автомобиля в лучшую сторону (зависит еще и от дисков).
5. Повышают курсовую устойчивость на дороге, входить в поворот на скорости будет легче.

Если низкопрофильные шины больше подходят для спортивной езды, то шины с высоким профилем, наоборот, лучше подходят для езды по бездорожью. Высокий профиль позволяет сделать протектор более глубоким, что положительно скажется на проходимости, а воздушная прослойка между диском и протектором лучше защитит диски от повреждений.

На что влияет радиус колес машины

Если увеличить диаметр колес в целом, тогда изменится не только внешний вид автомобиля, но и увеличится его дорожный просвет.

Будет ли влияние радиуса колеса на скорость? Да, максимальная скорость немного увеличится, но это отрицательно скажется на ускорении автомобиля и на торможении. Как правило, производитель не рекомендует увеличение радиуса колеса, т.к. для этого не рассчитана штатная подвеска и колесные арки. Если на машину поставить колеса большего диаметра, то это скорее всего скажется на расходе топлива, но это больше зависит от веса дисков и шин.

Влияние веса колеса на динамику и комфорт

Чем больше диаметр и масса колеса, тем больший момент инерции оно имеет, следовательно автомобиль будет медленнее разганяться и тормозить.

Конструкция подвески в какой то степени определяется соотношением между подрессоренными и неподрессоренными массами. К неподрессоренным массам относятся колеса, шины, ступицы колес, тормозные барабаны или диски. К подрессоренным верхняя часть автомобиля.

Чем меньше величина неподрессоренных масс, тем более комфортной будет езда по неровной дороге. Кроме этого автомобиль будет лучше «держать дорогу». Чем это объясняется? Чем тяжелее кузов относительно колеса, тем быстрее колесо возвращается на место постоянного контакта, после того как оторвется от дороги при наезде на неровность. Именно поэтому проектировщики автомобилей стремятся максимально снизить величину неподрессоренных масс.

Источник

Ayrton Senna: Principles of Race Driving. Глава 2 — Траектория в поворотах

В этой главе идет рассказ о принципах, по которым гонщик выбирает траекторию в повороте, и даются примеры применения этих принципов к поворотам разных конфигураций и их связкам.

Глава 2. Траектория в поворотах

Трассы, на которых происходят сражения Формулы 1, состоят из серий поворотов, разделенных прямыми отрезками различной длины. Стремясь пройти круг за минимально возможное время, гонщик должен прежде всего обратить внимание на то, как он проходит повороты — каждая ошибка в повороте приводит к потере времени на круге.

Траектория — это воображаемая линия, вдоль которой движется автомобиль. Чем больше радиус траектории (другими словами, чем больше она спрямлена), тем меньше потеря в скорости при преодолении поворота. Значит, для каждого поворота важно найти соответствующую идеальную траекторию. Она всегда одна и позволяет «скруглить» поворот. Например, вместо того, чтобы преодолевать 90-градусный поворот вдоль его границы, можно срезать его и таким образом обеспечить больший радиус траектории, а значит и большую скорость на выходе. В этом примере мы сразу знакомимся еще с одним фундаментальным принципом: нужно испотльзовать всю ширину трассы. И даже немного больше, если говорить о шпильках и особенно о шиканах. Еще раз: срезать поворот означает найти траекторию с максимально возможным радиусом (он будет больше, чем реальный радиус обсуждаемого поворота).

На траектории в повороте есть три важные точки. Во-первых, это точка входа в поворот (другими словами, начало поворота, или конец прямого участка). Во-вторых, это апекс поворота, в котором автомобиль касается внутреннего поребрика; в этой точке скорость машины минимальна. В-третьих, это выход из поворота: здесь автомобиль снова возвращается к прямолинейному движению — или переходит к следующему повороту. В последнем случае, очевидно, выход из поворота перекрывается со входом в последующий.

Резюмируя, можно сказать что при прохождении поворота нужно сначала переместиться к внешнему краю трассы, затем (в повороте) к внутреннему, и, наконец, на выходе — снова к внешнему. При этом нужно использовать всю ширину трассы и, возможно, даже наезжать на поребрик. В современной Формуле 1 наезда на поребрики стоит избегать: сейчас машины практически «облизывают» полотно трассы, чтобы максимизировать граунд-эффект. Искры, которые автомобили оставляют за собой вслед, можно заметить чаще чем несколько лет назад. Сейчас контакт машины с дорогой обеспечивают не только шины, но и нижняя поверхность болида, а наезд на поребрик может кроме того привести к механическому повреждению. Такой риск редко бывает оправдан.

Идеальная траектория в 90-градусном повороте представляет собой в теории кривую с максимально возможным радиусом, и эта кривая соединяет три базовые точки поворота с одинаковым и неизменным радиусом.

Проходя поворот по этой траектории, нужно различать фазы поворота, соответствующие упоминавшимся базовым точкам. Это очень важное разграничение, которое позволит приступить к более глубокому анализу машины и пилотажа. Таким путем находятся и последовательно устраняются недочеты.

Траектория с постоянным радиусом — не всегда самое эффективное решение. Она, безусловно, подходит для быстрых поворотов, когда на выходе машина не может эффективно ускоряться (скорость и так высокая). Однако, если речь идет о медленном или среднескоростном повороте, особенно в том случае когда после него следует длинная прямая, траекторию нужно изменить с тем, чтобы позволить автомобилю разгоняться раньше. Апекс тогда не будет совпадать с геометрическим центром поворота, а будет сдвинут по траектории вперед. Фаза собственно поворота, таким образом, переместится вперед по сравнению с траекториией постоянного радиуса; это позволит раньше нажать на газ.

Торможение в этом случае будет позже, на фазе входа в поворот радиус траектории будет меньше, а фаза выхода — разгон — будет иметь переменный радиус и будет длиннее, чем в случае с траекторией постоянного радиуса. Наибольшее преимущество траектория с поздним апексом дает в шпильках: время, потерянное в первых двух фазах поворота, значительно меньше чем выйгрыш от более раннего разгона (отсюда появилось старое клише «чтобы выйти быстрее, нужно войти медленнее»). Сдвиг реального апекса относительно геометрического (относительно центра поворота) зависит от радиуса поворота. В шпильке он составит около 10% длины внутреннего поребрика, а вболее длинном повороте до 20—25%.

Все вышесказанное остается верным и для серий поворотов (например, для шикан; это могут быть любые два близких поворота, не разделенные прямой и зависящие друг от друга). Появляется, однако, новое правило: приоритет имеет последний поворот из серии. Поскольку выигрыш по времени связан со скоростью выхода из поворота и с длиной последующей прямой, мы должны жертвовать первым поворотом ради последнего. Например, в случае с шиканой, после которой идет длинная прямая (примером может служить первая шикана в Монце), необходимо пожертвовать выходом из первого поворота шиканы для того, чтобы подготовить вход во второй. Мы теряем какое-то время в этот момент; обгонять там все равно нельзя, зато скорость выхода из второго поворота будет выше, а это важнее всего.
В обратной ситуации, когда серии поворотов предшествует длинная прямая, жертвовать первым поворотом нельзя — из-за большой скорости на прямой потеря времени из-за этого будет слишком велика. Нужно тормозить как можно позднее и входить в первый поворот по траектории с максимальным взможным радиусом (т.е. не сдвигая апекс вперед).

Перевод сделан при поддержке Fame Group

© Ayrton Senna, 1991
© Hazleton Publishing, 1993

Источник

Физика для автомобилистов. Вписаться в дугу

Глава 2. Поворот. Вписаться в дугу

Другой ситуацией при движении на автомобиле, требующей практического применения знаний физики, является поворот. Честно говоря, я, когда еду на рейсовом автобусе-пазике и он начинает поворачивать слишком круто (на мой взгляд), сразу вспоминаю следующую формулу:

an = v^2/R,
где
an – центростремительное (=нормальное) ускорение машины,
v – скорость машины,
R – радиус поворота.
Почему же я её вспоминаю? Да потому, что именно нормальное (то есть перпендикулярное, её скорости) ускорение и обеспечивает поворот машины. И оно, согласно формуле, должно быть тем больше, чем больше скорость машины (причём скорость, как видите – опять-таки в квадрате. Как и в формуле тормозного пути) и меньше радиус поворота (то есть чем круче поворот)
Что же произойдёт, если по каким-то причинам не удастся создать такое ускорение? Одно из двух: машина либо не впишется в поворот либо опрокинется на бок. Причём риск опрокидывания (кажется) тем больше, чем меньше риск не вписаться в поворот. (и наоборот)

А то, что наряду с составляющей силой трения, действующей на колеса машины (которая в целом направлена противопоположно силе тяге двигателя, то есть горизонтально в плоскости задних колёс)
и направленной горизонтально в плоскости передних колёс
(Назовём её Fтр.вр =Fтр*cos(alfa). И она только и существует при прямолинейном движении машины. И обеспечивает вообще движение машины.),
появляется еще одна составляющая действующей на колёса силы трения, направленная горизонтально перпендикулярно плоскости передних колёс.(назовём её Fтр.ск = Fтр*sin(alfa))
Очень важно, что Fтр.ск имеет как нормальную к продольной оси машины составляющую Fn(которая и обеспечивает нормальное ускорение), так и касательную к этой оси составляющую Ft, причём направлена она противоположно ходу движения машины (а значит, оказывает тормозящее действие на машину) По модулю эти составляющие соответственно равны:

Fn= Fтр.ск*cos(alfa)= Fтр*sin(alfa)*cos(alfa)=1/2*Fтр*sin(2*alfa)
Ft=Fтр.ск*sin^2(alfa)

Отсюда легко найти нормальное ускорение, которое при этом возникает:

an=mu*m*g/2*Fтр*sin(2*alfa)/m= 1/2*mu*g*sin(2*alfa),
где mu – коэффициент трения колёс о дорогу

an = v^2/R,
то получаем угол поворота колёс (относительно продольной оси машины), при котором будет обеспечиваться необходимая величина нормального ускорения:

an=1/2*mu*g*sin(2*alfa)=>
alfa=1/2*arcsin(2*v^2/(R*mu*g))
Как видно, он должен быть тем больше, чем меньшее значение имеет коэффициент трения.
Вычислим величину угла поворота колёс при v0=30 км/ч =8,33 м/с, R= 20 м при движении по сухому асфальту (mu=(0,5; 0,75)):

alfa=1/2*arcsin(2*8,33 ^2/(40*(0,5; 0,75)*9,81)) = (14,0; 22,5) градусов
Вот это – уже приемлемые величины, такой поворот реализуем.

Добавлю к этому, что при 2*v^2/(R*mu*g)>1 машину повернуть в принципе невозможно, т.к. невозможно создать силу трения, необходимую для такого поворота.
(ибо уже при 2*v^2/(R*mu*g)=1 требуется угол поворота руля 45 градусов, то есть дающий максимально вращающую силу трения)
Отсюда, если mu
d(alfa)= 2*v*dv/(R*mu*g*cos(alfa))

Источник

Что такое радиус разворота, каким он бывает, и почему он важен?

При выборе автомобиля обычно смотрят на его ключевые характеристики: размер, объем и мощность двигателя, тип трансмиссии и так далее. Однако в повседневной жизни есть и другие показатели, которые оказываются весьма важными – к примеру, радиус разворота. На что влияет это значение, как его замеряют, и почему важно не запутаться в этом, казалось бы, элементарном понятии?

К ак нетрудно догадаться, радиус разворота – это радиус полуокружности, которую описывает автомобиль при развороте с места на 180 градусов при условии, что руль повернут до упора. Правда, как мы убедимся чуть ниже, само словосочетание «радиус разворота» весьма коварное.

Радиус разворота – показатель, во многом отражающий маневренность автомобиля. Чем он больше, тем больше места требуется автомобилю для совершения полного разворота на 180 градусов – то есть, в условиях, когда ширина дороги известна и ограничена, этот показатель отражает то, сможете ли вы развернуться на ней в один прием, или же придется сдавать назад и быстро крутить рулем на втором (а то и третьем) заходе. Однако очевидно, что сам по себе радиус разворота говорит не только о способности развернуться, но и о том, насколько маневренным является автомобиль: чем меньше это значение, тем удобнее будет управлять машиной в стесненных условиях и легче парковаться.

Даже для замера этого элементарного на первый взгляд показателя существует две методики: «от бордюра до бордюра» и «от стены до стены».

Первый отражает радиус полуокружности, которую описывают колеса автомобиля при развороте: то есть, чтобы его замерить, нужно отметить мелом стартовое положение наружного (относительно поворота) колеса, затем вывернуть руль до упора, развернуться на 180 градусов, отметить мелом конечную точку, замерить расстояние между ними и разделить его пополам. Соответственно, эта методика замера отражает, какой должна быть ширина гладкой дороги, чтобы автомобиль смог развернуться, не съехав с нее.

Однако в реальной жизни стоит учитывать тот факт, что у автомобиля есть передний свес – то есть, расстояние от оси передних колес до конца переднего бампера. И если дорога, к примеру, ограничена высокими бордюрами, то развернуться на ней, даже «укладываясь» по показателю от бордюра до бордюра, не выйдет: автомобиль упрется в препятствие выступающим вперед бампером. Для отражения этого «реального» радиуса разворота используют показатель «от стены до стены»: соответственно, чтобы замерить его, нужно закрепить мел на стержне, установленном на наружном (относительно поворота) углу бампера автомобиля, затем выполнить разворот, замерить диаметр получившейся полуокружности и разделить его пополам.

Разумеется, автопроизводители стремятся показать свои автомобили максимально маневренными, так что в брошюрах и списках характеристик практически всегда указывается радиус разворота от бордюра до бордюра, так как он меньше, чем от стены до стены. В реальной жизни, сравнивая машины по показателю маневренности, стоит учитывать не только на эту цифру, но и длину переднего свеса.

Главная проблема, связанная с радиусом разворота, заключается в том, что само словосочетание «радиус разворота» является скорее разговорным, ведь реальный показатель, отражающий расстояние, необходимое для разворота «от упора до упора» – это диаметр. Соответственно, при перечислении габаритных и технических характеристик автомобиля зачастую указывают именно его, хотя можно встретить и радиус. Но главное при этом – не перепутать эти два показателя. Ведь даже сами производители порой ошибаются: к примеру, в пресс-релизе о новом Land Cruiser Prado в Toyota говорят о том, что он «сохранил удобный диаметр разворота, составляющий всего 5,8 м», что для машины длиной в 4,84 метра выглядит явно невозможным. А вот в брошюре по модели указано, что это «минимальный радиус разворота по колесам», что уже похоже на правду. Чтобы в этом убедиться, можно заглянуть, к примеру, на австралийский официальный сайт, где указан уже не радиус, а диаметр разворота, равный 11,6 метра.

Несложно догадаться, что радиус разворота зависит прежде всего от габаритных размеров автомобиля и угла поворота передних колес. Габариты машины поменять, очевидно, нельзя, а угол поворота колес на гражданских автомобилях ограничен параметрами работы рулевого управления, а на машинах с приводом на переднюю ось еще и рабочими диапазонами шарниров равных угловых скоростей (ШРУС, или «гранат»), которые крайне не любят работать при вывернутых колесах. Поэтому, не углубляясь в теорию, можно ответить так: без вмешательства в конструкцию с потерей гарантии нормальной работоспособности изменить радиус разворота машины нельзя.

Наглядным примером «вмешательства в конструкцию» можно считать автомобили, подготовленные для соревнований по дрифту: у них угол поворота передних колес («выворот») стараются сделать максимальным. Но нужно это уже не для уменьшения радиуса разворота, а для того, чтобы поддерживать как можно больший угол заноса при движении в повороте – то есть, это делается отнюдь не для улучшения показателей «гражданской» эксплуатации.

Источник

Техника прохождения поворотов

Всем доброго времени суток. Решил закинуть себе в блог статейку о правильном прохождении поворотов. При обычной гражданской езде данные навыки скорее всего будут бесполезны, а вот коллегам, увлекающимися кольцевыми гонками эта статейка может очень даже пригодится. И так, поехали…

Езда по прямой дело не хитрое, а вот поворот… Поворот совсем другое дело! Именно в повороте и проявляется мастерство водителя. Умение преодолевать повороты на предельно высокой скорости — большое искусство. Предельно высокая скорость — это сколько? На практике определить ее очень просто: почувствовали начало заноса — вот это она и есть. А теория нужна, чтобы понять, как отодвинуть этот неприятный момент, а значит пройти поворот с большей скоростью.

Теперь давайте определимся с видами поворотов и термином «апекс», дабы в дальнейшем не вносить путаницу.

Итак, повороты, с ними все ясно:

 Изгиб трассы, плавная кривая — угол поворота не превышает 60° (gentle curve);

 Простой, быстрый поворот — угол поворота находится в пределах от 60° до 90° (sweeping bend);

 Сложный, крутой поворот — угол поворота больше 90° (sharper bend);

 Шпилька, разворот — трасса идет в обратную сторону, т.е. поворот на 180° (hairpin)

 Комплексный поворот — состоит из нескольких поворотов следующих один за другим. Шиканы или чиканы (chicanes) и S-образные, «эски» (esses) — классический пример комплексных поворотов.

С апексом чуть сложнее. «Apex» переводится как вершина, высшая точка. Рассматривая теорию, нам придется оперировать двумя понятиями:

1) Геометрический апекс поворота — высшая точка, лежащая на пересечении биссектрисы угла поворота и осевой линии трассы.

2) Высшая точка произвольной кривой, являющейся траекторией движения в повороте. Хорошо англоязычным коллегам — у них для этого случая предусмотрен отдельный термин «clipping point». Поскольку у нас такого специального термина нет, договоримся по умолчанию считать апексом высшую точку траектории.

«SLOW-IN AND FAST-OUT»

Как бы это сказать по-русски? «Медленно в и быстро из» — звучит криво до невозможности. Перефразировать на манер пословицы «Тише въедешь, будет лучше» — вроде как не по теме. В общем, смысл в том, что перед входом в поворот надо замедлиться, а ускоряться следует на выходе из поворота. Все учебники и лекции по технике вождения твердят это «золотое правило», как буддийский монах мантру. И, честное слово, они правы. Можно конечно попробовать влететь в поворот на полном газу, но очень сомнительно, что так же лихо у Вас получится выйти из него.

Входим в поворот по внешней линии, апекс проходим по внутренней и выходим из поворота опять по внешней линии. Таким маневром, используя всю ширину трассы, Вы искусственно увеличиваете радиус поворота до максимально большого или, как говорят, проходите поворот попрямее. Вроде бы по меньшему радиусу получается короче. Правильно, короче. Но не быстрее. Чем больше радиус поворота, тем меньше центробежная сила, соответственно, тем большую скорость Вы можете позволить в повороте.

«Устанавливайте» апекс траектории за геометрическим апексом поворота

По существу, Вы еще больше спрямляете траекторию во второй половине поворота, а чем прямее траектория, тем более мощное и уверенное ускорение на выходе. Устройте себе бонус за медленное прохождение первой половины поворота. Все равно перед поворотом пришлось замедляться — ну пройдете первую половину чуть «теснее», зато более прямая вторая часть поворота с лихвой компенсирует это замедление.

Рассматривайте комплексный поворот, как один

Не проходите комплексный поворот формально: сначала один поворот, потом другой. Подойдите к процессу творчески, определите некую усредненную траекторию, позволяющую пройти поворот, как один. Это и будет оптимальная траектория. Применяйте это правило и в ситуации, когда два поворота соединены короткой прямой.

Сглаживайте изгиб при прохождение шиканы

Предыдущие правила так и остаются базовыми, но в случае плавного поворота придерживайтесь внутреннего радиуса. Это позволит максимально спрямить траекторию и пройти поворот, практически не сбрасывая газ.

Конечно все это теория и на практике ее применить не так-то просто. Пока ты сам не пройдешь тот или иной поворот, пока ты сам не почувствуешь тот момент сноса машины и пока ты сам не выяснишь скорость входа в поворот теория бессильна. Машину надо почувствовать и понять ту грань, при которой уже не ты ею управляешь, а она сама делает все по своему и уже к этим знаниям применять теорию. В общем нужно много тренироваться и оттачивать свое мастерство совмещая теорию с практикой. Всем удачи на дорогах. 😉

Источник