про управление креном
Jan. 30th, 2013 12:20 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
jayrandomПохоже, практически никто из моих знакомых, которым я рассказывал про чудо-самокат, не прочувствовал всей глубины идеи. Кроме коллеги, интересующегося экстремальным вождением :)
Мы все знаем, что на повороте любое тело испытывает поперечное ускорение. Если скорость существенна, транспортное средство при этом пытается наклониться, а непривязанных пассажиров прижимает к внешней стенке. От этого есть два лекарства: (1) сбрасывать скорость на повороте и (2) наклонить транспортное средство и/или пассажиров так, чтобы вес оставался в центре поворота.
Примеры из природы показывают, что естественным способом является второй. Ни птицы ни рыбы на повороте не тормозят, а просто правильно поворачивают всем телом. Так же, наклоняясь и сдвигая свой вес в центр, поворачивают мотоциклисты, велосипедисты, лыжники, разнообразные сёрферы/бордеры, пара- и дельтапланеристы.
В мире высоких скоростей без крена в повороте просто нельзя. Самолёты поворачивают креном (вертикальный руль на хвосте - просто для коррекции положения хвоста). Скоростные поезда наклоняются в повороте.
И только в автопромышленности наблюдается удивительный разрыв понимания этого закона. При двигателях в сотни лошадиных сил в качестве шасси используется гужевая телега из современных материалов с одной разрезанной поворотной осью (и чтобы дополнительно радовать водителей прелестями задней параллельной парковки, эта поворотная ось - передняя). Чтобы совсем не убиться на таких телегах на высоких скоростях, в качестве компенсации специалистам смежной области приходится наклонять дорогу. Казалось бы, дорогу нужно наклонять тем больше, чем выше текущая скорость транспортного средства, грозящегося с неё слететь. Не слишком ли сложно? Возможно, должна пройти целая эра "умных дорог", распознающих скорость проходящих машин и наклоняющихся соответственно, прежде чем автомобили начнут поворачивать креном.
К чему это всё? К тому, что классический руль, который поворачивает только колесо, полезен исключительно при пешеходных скоростях (достаточно вспомнить, на какой скорости мотоцикл или даже велосипед "даст" повернуть свой руль). Как показывает выдержавшая испытание временем конструкция скейтборда, естественный поворот должен осуществляться наклоном платформы. Если при этом нужен руль (т.н. кикборд), этот руль - просто жёстко закреплённый на платформе рычаг, помогающий держать равновесие. Вот почему я был рад аналогу кикборда для снега. Гармония и симметрия во всём :)
Мы все знаем, что на повороте любое тело испытывает поперечное ускорение. Если скорость существенна, транспортное средство при этом пытается наклониться, а непривязанных пассажиров прижимает к внешней стенке. От этого есть два лекарства: (1) сбрасывать скорость на повороте и (2) наклонить транспортное средство и/или пассажиров так, чтобы вес оставался в центре поворота.
Примеры из природы показывают, что естественным способом является второй. Ни птицы ни рыбы на повороте не тормозят, а просто правильно поворачивают всем телом. Так же, наклоняясь и сдвигая свой вес в центр, поворачивают мотоциклисты, велосипедисты, лыжники, разнообразные сёрферы/бордеры, пара- и дельтапланеристы.
В мире высоких скоростей без крена в повороте просто нельзя. Самолёты поворачивают креном (вертикальный руль на хвосте - просто для коррекции положения хвоста). Скоростные поезда наклоняются в повороте.
И только в автопромышленности наблюдается удивительный разрыв понимания этого закона. При двигателях в сотни лошадиных сил в качестве шасси используется гужевая телега из современных материалов с одной разрезанной поворотной осью (и чтобы дополнительно радовать водителей прелестями задней параллельной парковки, эта поворотная ось - передняя). Чтобы совсем не убиться на таких телегах на высоких скоростях, в качестве компенсации специалистам смежной области приходится наклонять дорогу. Казалось бы, дорогу нужно наклонять тем больше, чем выше текущая скорость транспортного средства, грозящегося с неё слететь. Не слишком ли сложно? Возможно, должна пройти целая эра "умных дорог", распознающих скорость проходящих машин и наклоняющихся соответственно, прежде чем автомобили начнут поворачивать креном.
К чему это всё? К тому, что классический руль, который поворачивает только колесо, полезен исключительно при пешеходных скоростях (достаточно вспомнить, на какой скорости мотоцикл или даже велосипед "даст" повернуть свой руль). Как показывает выдержавшая испытание временем конструкция скейтборда, естественный поворот должен осуществляться наклоном платформы. Если при этом нужен руль (т.н. кикборд), этот руль - просто жёстко закреплённый на платформе рычаг, помогающий держать равновесие. Вот почему я был рад аналогу кикборда для снега. Гармония и симметрия во всём :)
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2013-01-31 12:24 pm (UTC)Едиственное не совсем безумное решение, которое мне приходит в голову это бобслей. Но у бобслея есть свои очень существенные недостатки.
no subject
Date: 2013-01-31 02:26 pm (UTC)no subject
Date: 2013-01-31 03:16 pm (UTC)Порисовал, посмотрел, да если у тебя масса верхней части >> массы нижней части, расстояние от оси наклона до земли << расстояния от оси наклона до ЦТ, можно удержать проекцию ЦТ в пределах площади опоры при любом боковом ускорении. Если конструкция, конечно, позволит наклониться на нужный угол. А он не так велик, учитывая, что боковое ускорение ограничено ещё и коэффициентом трения колёс о дорогу.
Кроме того, если ты наклонил корпус и повернул колёса (что не обязательно должно зависеть одно от другого) и у тебя ВНЕЗАПНО!!1 существенно изменился коэффициент трения... скейтбордист может попытаться спрыгнуть с доски, что будет с автомобилем, оставляем читателю рассмотреть самостоятельно.
Кроме того, при вождении в реальных условиях крутизна поворота (она же скорость прохождения оного) ограничивается не столько устойчивостью транспортного средства, сколько потерей сцепления с дорогой. Да, некоторые автомобили можно на сухой дороге и хороших покрышках опрокинуть на повороте (я слышал, была/есть такая проблема у мерседесов А класса). Но в у большинства легковых автомобилей именно занос ограничивает возможность повернуть. В сложных дорожных условиях (когда скользко) оно и для высоких машин так.
Итого: почему не делают легковых и грузовых самоходных скейтбордов:
* схема решает проблему устойчивости в условиях стационарного поворота.
* схема не решает проблему заноса
* в реальных условиях устойчивость является ограничивающим фактором бокового ускорения для части грузовых автомобилей и автобусов.
* существенное снижение коэффициента трения при установившемся повороте скейтборда приведёт к опрокидыванию и заносу. тогда как у автомобиля только к заносу. который далеко не всегда фатален.
* введение механизма наклона усложняет конструкцию, требует повышения центра тяжести машины. высокая машина (а для них только система актуальна) с наклоном корпуса требует более широкой дороги.