Теория управления автомобилем и обмен практическим опытом, "Гоняй на гонках, а не в городе" Опции

[Ыршлщ]

Только не с точки зрения теории, а с точки зрения практики, сравнив, к примеру, заднеприводный Москвич и переднеприводный Блюберд, или полноприводную Саньку с переднеприводным Хонда-Инспайр.

Могу пояснить только с теоретической точки зрения. Для пояснения с практической точки зрения на примере приведенных авто мне естественно нужен опыт управления ими. А им я увы/ура не обладаю

ввиду особенностей компоновки, заднего привода, полного и переднего. Наиболее комфортным (из одинакового класса и массы авто) будет задний привод, т.к. двигатель стоит продольно и передает меньше крутильных нагрузок на кузов. кроме того отсутвие приводов спереди так же сказывается на том что меньше вибраций будет передаваться на салон авто.

Ты прав. Но есть автомобили, у которых двигатель установлен продольно, а привод только на передние колеса.

P.S. Прошу прощения, что ответил не вчера, а только сегодня - не имел физической возможности - в бане лавандой задушивался.




Сообщение отредактировал Ыршлщ - 18.2.2014, 19:52

[Гидр]

Читаю, пытаюсь понять, с какого перепугу у переднего привода двигатель жёстко к кузову закреплён, а также связь комфорта Мерседеса с тем, что у него задний привод, - а статью-то оказывается Мишка Горбачёв написал... вон оно чо...

[ZND]

а статью-то оказывается Мишка Горбачёв написал... вон оно чо...

ты того... не глумись преждевременно... он вон какую страну развалил, глядишь и с буржуйским гоночным автопромом управится... мы тогда на "жигах" и "шишигах" все порвем!

[Ыршлщ]

ты того... не глумись преждевременно... он вон какую страну развалил, глядишь и с буржуйским гоночным автопромом управится... мы тогда на "жигах" и "шишигах" все порвем!

С такими ... у вас и государственными финансами в стране до недавнего времени управлял сатирик, а не кандидат наук.

[ZND]

у вас и государственными финансами в стране до недавнего времени управлял сатирик, а не кандидат наук.

А где написано, что именно кандидат наук, а не сатирик должен управлять "государственными финансами"? Да и мне, собственно, без разницы, кто там чем управляет. У нас "Каждый имеет право свободно распоряжаться своими способностями к труду, выбирать род деятельности и профессию". ст. 37
А у вас, что не так?

[Ыршлщ]

А где написано, что именно кандидат наук, а не сатирик должен управлять "государственными финансами"? Да и мне, собственно, без разницы, кто там чем управляет. У нас "Каждый имеет право свободно распоряжаться своими способностями к труду, выбирать род деятельности и профессию". ст. 37
А у вас, что не так?

У меня не так. И лично я считаю, что работу должен делать профессионал своего дела, а не "каждый суслик в поле агроном".

Сообщение отредактировал Ыршлщ - 18.2.2014, 20:48

[ZND]

И лично я считаю, что работу должен делать профессионал своего дела,

Справедливо. Надо полагать, к Вашему мнению прислушиваются.

[Ыршлщ]

Справедливо. Надо полагать, к Вашему мнению прислушиваются.

Честно говоря, мне по фигу прислушиваются к нему или нет.

[ZND]

мне по фигу

Странно. Вы же для чего-то это говорите.

[Ыршлщ]

Странно. Вы же для чего-то это говорите.

Чтобы озвучить своё мнение. Кому надо прочтёт, обдумает и согласится или опровергнет. А кому не надо "пройдёт мимо".

Сообщение отредактировал Ыршлщ - 18.2.2014, 21:35

[ZND]

Чтобы озвучить своё мнение.

Не убедительно. Кстати, если придерживаться высказанных выше убеждений, то "теорию управления...." должен вести как минимум инструктор по вождению.

[Ыршлщ]

Кстати, если придерживаться высказанных выше убеждений, то "теорию управления...." должен вести как минимум инструктор по вождению.

ZND, ты или плохо прочитал первый пост темы или я не совсем понятно объяснил зачем эта тема.


Повторюсь,

Прежде всего хочу сразу сказать, что данная тема открыта мной, но публиковать в ней буду материалы, почерпнутые из различных статей, форумов, блогов и т.п. источников. Чтобы не было недопонимания ..., цитируемое будет приведено курсивом.

Почему я создал эту тему? С одной стороны, любой из вас может самостоятельно найти любой интересующий материал. С другой - не всегда и не всем известно что именно искать и всегда лучше, когда информация собрана в одном месте.

То есть, эта тема - библиотека знаний об управлении автомобилем, а я один из замшелых библиотекарей в очёчках и вязаной шальке, который вовсе не претендует на роль инструктора по вождению.


P.S. Надеюсь ты уже поужинал ..., поэтому я продолжу публиковать статьи Бекмана.

Сообщение отредактировал Ыршлщ - 18.2.2014, 22:24

[Ыршлщ]

Брайан Бекман



Часть 1. Перераспределение веса


Большинство пилотов рано учатся тому , что балансирование автомобилем важно . Обучение делать это автоматически и последовательно это одна из самых важных частей становления настоящего пилота . В то время как умению балансировать машиной обычно обучают в школах пилотов , логическое обоснование этому обычно не приводят . Это обоснование вытекает из простой физики . Понимание физики пилотирования не только помогает стать более быстрым пилотом , но и позволяет получить больше удовольствия от вождения . Если Вы знаете основные причины того , что должны сделать , вы запомните эти вещи лучше и быстрее начнете использовать все свои умения вместе .
Балансирование автомобилем это управление перераспределением веса с использованием акселератора , тормозов и рулевого управления . Эта статья опишет перераспределение веса . Вы будете часто слышать от инструкторов и пилотов то , что применение тормоза переносит вес в переднюю часть автомобиля и вызывает появление избыточной поворачиваемости . Подобно , ускорение переносит вес в заднюю часть авто , вызывая недостаточную поворачиваемость , а в поворотах вес переносится на внешнюю часть автом разгружая внутренние колеса . Почему вес перемещается в ходе этих маневров ? Как может вес перемешаться , когда всё в автомобиле закреплено ? Кратко – причина это инерция , которая действует через центр тяжести ( ЦТ ) на землю . Низкий автомобиль с низко расположенным ЦТ управляется лучше и реагирует быстрее , поскольку перераспределение веса не так сильно влияет на него как на высокую машину .


Оставшаяся часть этой статьи объясняет как инерция и силы сцепления влияют на появление перераспределения веса по законам Ньютона . Статья начинается с простых уравнений , с помощью которых можно посчитать перераспределения веса любой машины зная только её колесную базу , высоту центра тяжести , распределение веса по осям и колею . Эти цифры обычно приводятся в рекламных буклетах и большинстве обзоров автомобилей .
Большая часть из Вас помнит законы Ньютона из школьного курса физики . Это фундаментальные законы , которые применимы ко всем большим телам во вселенной , например , таким как автомобили . В контексте гонок они выглядят так :


Первый закон : автомобиль при прямолинейном движении при постоянной скорости будет сохранять скорость и направление движения пока на него не подействует внешняя сила . Единственная причина по которой автомобиль не находится всегда в состоянии прямолинейного движения с постоянной скоростью это трение – внешняя сила замедляющая автомобиль . Трение есть во взаимодействии шин с дорогой и воздуха с машиной . Свойство машины сохранять прямолинейно движение называется инерция машины и это свойство « привязано » к центру тяжести автомобиля .
Второй закон : Когда на автомобиль воздействует сила , то изменение движения пропорционально силе разделенной на массу автомобиля . Этот закон записывается формулой F = ma, где F – сила , m – масса , а – ускорение или изменение движения автомобиля . Большая сила вызывает более быстрое изменение движения , и более тяжелая машина будет реагировать медленнее при приложении силы . Второй закон ньютона объясняет , почему быстрые автомобили мощные , но легкие . Большая величина F и малая величина m позволяют изменять движение автомобиля ( а) быстрее .


Третий закон : Любая сила , действующая на автомобиль , например земля , вызывает обратную силу равную по величине , но направленную противоположно . Когда Вы нажимаете тормоз , вы заставляете колеса толкать землю вперед , в это же время земля толкает автомобиль назад , а поскольку колеса закреплены на автомобиле земля толкает автомобиль в противоположном направлении останавливая его .

Сообщение отредактировал Ыршлщ - 19.2.2014, 1:50

[Ыршлщ]

Брайан Бекман

Давайте продолжим анализировать торможение . Перераспределение веса при ускорении и поворотах это примерно тоже самое . Мы не будем брать в учет такие тонкости как подвеска и деформация колес . Эти вещи очень важны , но вторичны . На рисунке показан автомобиль и силы , действующие при торможении в 1g. 1g означает , что тормозная сила равна весу автомобиля .




На этом рисунке, черно -белый кружок в центре это ЦТ. G это сила тяжести которая давит автомобиль к центру земли. Это и есть вес автомобиля (вес это другое слово для обозначения силы тяжести). Законы природы, объясненные Альбертом Эйнштейном, таковы что гравитационные силы, такие как инерция, действуют на объект через его ЦТ. Этот факт может быть рассмотрен более подробно, но это объяснение уведет нас слишком далеко от темы перераспределения веса.
Lf это подъемная сила действующая от земли на передние колеса , а Lr это подъемная сила действующая на задние колеса . Эти подъемные силы вполне реальны и действуют так же , как подъемная сила удерживающая самолеты в воздухе . Эти силы держат автомобиль на поверхности земли и не позволяют ему провалится сквозь землю.


Часто мы не замечаем того что земля действуют на объекты , поскольку это слишком обычное явление , но это ключевое явления в динамике автомобиля . Это важно по следующей причине : величина этой силы определяет свойство резины цепляться , а дисбаланс между передней и задней подъемными силами вызывает недостаточную или избыточную поворачиваемость . Рисунок показывает только силы действующие на автомобиль , но там нет сил действующих на Землю и её центр тяжести . Третий закон ньютона указывает на то , что эти силы равны по величине и направлены противоположно , но мы сконцентрируемся на том , как земля и гравитация влияют на автомобиль .
Если автомобиль стоит или движется по инерции, а его распределение веса по осям составляет 50% -50%, тогда Lf по величине будет равна Lr. Сумма Lf + Lr всегда будет равна G – весу автомобиля. Почему? По первому закону Ньютона. Движение автомобиля не изменяется в вертикальном направлении, по крайней мере, до тех пор, пока он не начнет взлетать, поэтому общая сумма всех сил в вертикальном направлении будет равняться нулю. G будет направлена вниз, в противовес Lf и Lr, направленным вверх.


Торможение вызовет увеличение Lf относительно Lr, « зад станет легче » как часто говорят пилоты . Рассмотрим тормозные силы спереди и сзади - Bf и Br на рисунке . Они толкают шины назад , которые в свою очередь толкают колеса , которые в свою очередь толкают элементы подвески , которые в свою очередь толкают назад всю оставшуюся часть автомобиля , замедляя его . Эти тормозные силы действуют на автомобиль на уровне земли , в то время как инерция старается сохранить движение вперед на уровне ЦТ . Таким образом , тормозные силы создают крутящий момент в ЦТ . Представьте , что Вы выдергиваете скатерть из под стоящих на столе чашек и канделябра . Эти объекты будут наклонятся или даже вращаться вокруг собственной оси , это будет проявлено больше для длинных вещей и будет зависеть от того насколько сильно вы будете дергать скатерть . Склонность к вращению автомобиля при торможении физически идентична .
Тормозной крутящий момент действует на автомобиль сходно с тем , как если надавить сверху на переднюю часть автомобиля . До тех пор пока автомобиль не соприкасается с землей только передними колесами , некоторые другие силы противодействуют этому явлению по первому закону Ньютона . Это не может быть сила G, поскольку она направлена из ЦТ . Только подъемные силы могут создавать силу противодействия и единственное решение этой проблемы это увеличение Lf по отношению к Lr. Буквально : земля при торможении толкает сильнее передние шины вверх , удерживая автомобиль от переворота вперед .


Но насколько Lf превышеает Lr? Тормозной крутящий момент пропорционален тормозным силами и высоте ЦТ . Для примера возьмем высоту ЦТ равной 50 см . Противовесный тормозному крутящий момент пропорционален Lf умноженной на половину колесной базы ( при распределении веса между осями 50-50) минус Lr умноженной на половину колесной базы (на то время пока Lr помогает тормозным силам перевернуть автомобиль ).

Lf выполняет много функций : она должна противостоять крутящему моменту , тормозным силам и подъемным силам на задней оси . Давайте возьмем колесную базу равную 2.5 м. Пока мы тормозим с усилием в 1g, тормозные силы будут равны весу G, допустим 1500 кг . Всё вышесказанное суммируется в следующих уравнениях :


1500 кг * 0.5 м. = Lf * 1.25 м. – Lr * 1.25 м. Lf + Lr = 1500 кг . (это верно всегда )
При небольшом преобразовании мы можем посчитать следующее : Lf = 750 + (1500 / 5) = 1050 кг.; Lr = 750 – (1500 / 5) = 450 кг


Таким образом , при торможении в 1g наш экспериментальный автомобиль получит дополнительных 300 кг нагрузки на передние шины , которые переместятся с задних колес . Делая подобный анализ с более обобщенным автомобилем с высотой ЦТ h, колесной базой w, весом G, распределением веса d (выраженной в доле веса на передней оси ) и тормозной силой B, мы можем получить следующее : Lf = dG + Bh / w, Lr = (1 - d)G – Bh / w;
Эти уравнения могут быть использованы для подсчета распределения веса при ускорении при представлении силы ускорения как обратной силе торможения . Если вы хотитие выяснить силу ускорения полученую скажем от G-сенсора , просто умножьте её на вес автомобиля ( второй закон Ньютона ). Перераспределение веса в поворотах может быть проанализировано тем же способом , только в этом случае колесная база заменяется на колею , которая всегда равна 50% ( не принимая во внимание вес водителя ). Те из вас кто имеет инженерную или научную склонность могут получить эти уравнения самостоятельно . Уравнения для автомобиля одновременно поворачивающего и тормозящего гораздо более сложны и для получения требуют некоторых математических приемов .

Теперь Вы знаете , как происходит перераспределение веса . Следующая тема , которая приходит мне в голову это физика сцепления шин , которая объясняет , как перераспределение веса может привести к появлению избыточной или недостаточной поворачиваемости .



Сообщение отредактировал Ыршлщ - 19.2.2014, 1:52

[dissector]

все прочитал 2 раза, все теперь на гонках ко мне не подходи!

[Ыршлщ]

Брайан Бекман
Часть 2. Сохранение сцепления резины с дорогой
В статье за прошлый месяц , мы объяснили физику перераспределения веса . Мы объяснили , почему торможение перемещает вес вперед , ускорение перемещает вес назад , а в поворотах вес перемещается в сторону противоположную повороту . Перемещение веса это побочный эффект вызванный тем , что резина старается удержать автомобиль от скольжения в виражах . Мы установили , что торможение в 1g на нашей экспериментальной полуторатонной машине вызовет перемещение 300 килограмм веса с задней оси на переднюю . Объяснения были даны в строгом соответствии с фундаментальными законами Ньютона .



В этом месяце , мы изучим , что заставляет резину цепляться за дорогу и что заставляет её скользить . Мы установим , как Вы можете заставить резину скользить , оказывая на неё слишком большое усилие или путем перераспределения момента при помощи газа , тормоза или рулевого управления . Это справедливо и наоборот , вы можете перевести скольжение , в сцепление обратно , уменьшая усилие или перераспределяя вес . Остальная часть статьи объясняет всё это при помощи физики .



Эти знания в паре с хорошим умением перераспределять вес , могут помочь пилоту предсказать свои действия , чтобы не совершать ошибок , если же Вы совершили ошибку , то эти знания помогут вам её исправить и в целом управлять автомобилем сообразно ситуации на десять десятых . Тацио Нуволари , один из величайших гонщиков мира , говорил , что в любое время за рулем он знал вес на каждом колесе с точностью до нескольких килограммов . Например , во время езды он знал , как нагрузки изменятся , если он отпустит педаль газа или если он повернет руль ещё немного . Его знание физики гонок позволило ему делать точные движения , точно подходящие каждой ситуации и возможно делало его лучше , чем его соперники . Ну и конечно , у него был очень быстрый ум и феноменальные рефлексы .

Я собираюсь попросить Вас сделать некоторые физические эксперименты со мной для того чтобы установить сцепление резины . Вы действительно можете проделать это или только это представить . Сначала , открутите одно колесо от Вашей машины . Если вы серьезный автоспортсмен , у Вас вероятно есть несколько износившихся комплектов в гараже .

Вы можете делать эти эксперименты и с тяжелой коробкой , или другим предметом , который удобней чем шина , но цифры , которые вы получите , нельзя будет применить для шин , хотя принципы измерения и те же .

Взвесьте себя с колесом и без него на бытовых весах . Разница между этими измерениями это вес колеса вместе с покрышкой . В моем случае , он составил 23 кг . ( он бы был намного меньше если бы у меня были колеса Jongbloed за 3000$! Спонсоры читают ?). Теперь поставьте колесо на землю или стол и толкайте его рукой , пока оно не сдвинется . Толкайте нижнюю часть колеса , чтобы оно не падало .


Вопрос насколько сильно нужно толкнуть колесо , чтобы оно начало скользить ? Это можно установить , поместив между рукой и колесом бытовые весы . Такой способ не даст очень точных результатов , но даст результаты достаточные для грубых расчетов . В моем случае на бетонной дорожке перед моим домом я получил значение в 38,5 кг силы . На линолеуме на кухне я получил около 27,2 кг . Что эти цифры значат ?

Они означают , что на бетоне моя резина дает мне 38,5/23 = 1,7 g боковой устойчивости до скольжения , а в гонках по линолеуму ( гм !) у меня будет только 1,2 g. Мы только что изучили физику сцепления своими голыми руками . Тот факт , что резина сопротивляется скольжению до определенного предела , называется явлением сцепления . Если бы вы могли посмотреть на взаимодействие резины и дорожного покрытия через микроскоп , вы бы увидели множество соприкосновений между длинными сжатыми , перекрученными , согнутыми молекулами резины и молекулами бетона , это и вызывает эффект сцепления . Разработчики резины при детальных исследованиях изучают резину на этом уровне .


Я был сильно удивлен тем , что у меня есть возможность проходить повороты с 1.7g в автокроссе . Перед тем как провести этот эксперимент , я ожидал получить цифру менее 1g. Эту невероятную цифру в 1.7g точно невозможно получить в реальных условиях , но она является доказательством невероятных достижений в разработке шин в наши дни . Тридцать лет назад инженеры считали что для резины невозможно получить величину в 1g. Это привело к разным выводам и, например , предполагалось , что дрегстеры не смогут развить скорость быстрее 320 км /ч на дистанции в четверть мили : они говорили , что можно достичь ax 2 = 319,55 км /ч если двигаться с ускорением 1g все 402 метра дистанции . В наши дни в дрег рейсинге , из соображений безопасности , пытаются сохранять скорость машин ниже 480 км /ч, а топ -фуел драгстеры сейчас стартуют с ускорением более 3g.
Для второго эксперимента , попытайтесь измерить ваше колесо с дополнительным грузом . Я использовал пару гантель перебросив их привязанными на веревке через центр колеса . Это дало мне общий вес в 40,8 кг . Для того чтобы сдвинуть колесо на бетоне теперь мне потребовалось 68 кг . Те же 1.7g.


Мы установили фундаментальный закон сцепления : сила необходимая для скольжения шины пропорциональна весу поддерживаемому колесом . Когда ваше колесо стоит на машине , вы не можете сдвинуть машину , по той простой причине , что давите недостаточно сильно .
Сила необходимая для скольжения шины называется предел сцепления шины . Этот закон в математической форме выглядит так :


F ≤ µW
Где F – сила с которой резина сопротивляется скольжению , µ – коэффициент трения или коэффициент сцепления , и W - это вес вертикальной нагрузки на пятно контакта . F и W имеют размерность силы ( не забываем что вес - это сила тяжести ), а µ - это просто число , коэффициент пропорциональности . Это уравнение показывает , что боковые силы приложенные к шине могут противодействовать скольжению , пока они меньше или равны µW. Таким образом µW это максимально возможная сила при которой обеспечивается сцепление . Часто говорят , что можно добиться определенного бокового ускорения . Мы можем преобразовать силу сцепления в ускорение в g её делением на W, то есть на вес машины . Таким образом , µ измеряется в g.
Коэффициент сцепления если быть точным не константа . В реальных условиях многие факторы могут привести к уменьшению коэффициента сцепления хорошей резины до величины примерно в 1.1g. Это могут быть деформации шины , работа подвески , температура , давление в покрышке и т.п. Тем не менее , закон пропорциональности работает и в этом случае . Теперь Вы знаете , что в повороте , при торможении или ускорении на пределе , предел сцепления резины может быть превышен из -за перераспределения веса и разгрузки колеса . Что может привести к переходу покрышки от сцепления к скольжению .


В действительности , переход от сцепления к скольжению на современной хорошей резине плавный . Когда говорят о предсказуемой резине , подразумевают , что покрышка срывается в скольжение плавно , при увеличении нагрузки , давая пилоту возможность скорректировать свои действия . Старые , жесткие покрышки , в общем , дают меньше предсказуемости , чем новые мягкие . Низкопрофильная резина менее предсказуема , чем резина с высоким профилем . Слики также менее предсказуемы , чем обычная резина . Но это очень большие обобщения и каждая резина должна рассматриваться индивидуально . Некоторые покрышки настолько непредсказуемы , что срываются в скольжение без каких - либо предупреждений , что может привести пилота к развороту на трассе . Предсказуемая резина гораздо удобней для вождения и позволяет получить гораздо больше удовольствия на трассе .

Вождение , чувствуя задним местом («Driving by the seat of your pants») означает чувствительность к малейшим изменениям в боковых перегрузках , торможении и ускорении , что дает знать о том , что одно или более колес находятся на пределе сцепления . Вы можете почувствовать эти изменения буквально задним местом , но также можете почувствовать изменения и на руле или услышать их по изменению звука издаваемого резиной . В общем , резина пищит (squeak), когда приближается к пределу , визжит (squeal) на пределе и пронзительно визжит (squall) за пределом . Я считаю , что звук резины очень информативен и всегда мне помогает за рулем .


Итак , для того чтобы всегда держать ваши покрышки в сцеплении с дорогой необходимо помнить что ускорение приводит к уменьшению предела сцепления передних колес , и увеличению предела сцепления задних колес и наоборот , при торможении наблюдается обратный эффект . В поворотах же больше сцепления появляется на внешних колесах , а на внутренних предел сцепления снижается . Эти явления появляются вследствие воздействия на сцепления фактора перераспределения веса автомобиля . В заключении , плавное управление автомобилем позволяет сохранять сцепление резины с дорогой в нужное время . Это одно из основных правил при управлении автомобилем , хотя это конечно легче сказать , чем делать . В следующих статьях мы используем полученную информацию для расшифровки понятий недостаточной и избыточной поворачиваемости и настроек машины .

Сообщение отредактировал Ыршлщ - 19.2.2014, 1:55

[Ыршлщ]

Брайан Бекман : Физика Гонок

Глава 3. Основные расчеты

В последних двух статьях мы узнали о двух относительно общих явлениях : перераспределении масс и сцеплении резины . В этом месяце мы обсудим некоторые основные измерения и размерности , необходимые для расчетов . В конечном итоге мы получим уравнения достаточные для компьютерного моделирования автомобиля . Уравнения должны быть получены такими , чтобы расчеты были достаточно быстрыми для компьютерной игры – симулятора . В итоге , задача этих статей - это показать , как можно построить подобную игру на обычном компьютере с использованием таких языков программирования как C или BASIC, или возможно даже на моем любимом языке LISP. Всё это сочетается с духом сборника статей PHoRS, по причине того что многие физические явления сейчас исследуются с использованием компьютеров . Разработка программ и программирование это ключевые навыки современного физика , настолько , что некоторые из нас проводят за компьютером всё своё время .

Физика – это наука измерений . Возможно вы слышали о крайне абстрактных областях физики , например таких как теория относительности и квантовая механика , в которых на первом месте стоит математика , но в наших теориях на первом месте стоят лабораторные опыты ну конечно или в нашем случае - гоночные заезды . Все математические величины должны быть измеряемыми . В гонках основными величинами являются расстояние , время и масса .

В этом месяце мы рассмотрим основные уравнения , которые позволят нам делать быстрые расчеты в уме между заездами . Очень полезно развивать навыки быстрого расчета величин , и я Вам покажу почему .

Уравнения , в которые не входит параметр , масса , называются кинематическими . Первое уравнение кинематики связывает скорость , время и расстояние . Если машина движется с постоянной скоростью или ускорением V, тогда расстояние d которое она преодолеет за время t, будет d = Vt . Это уравнение вводит понятие скорости и ничего более .

Давайте посмотрим на несколько небольших примеров . Как далеко будет машина отстающая на одну секунду ( одну десятую , две десятых и т.д.)?

На скорости 25 км /ч за одну секунду мы передвигаемся примерно на 6,5 метров , или на полтора корпуса машины такой как Corvette последней модели . Так на скорости 50 км /ч, секунда это 3 корпуса машины , а на скорости 100 км /ч – 6 корпусов . Если в автокроссе вы отстаете на 1 секунду ( или вы настолько хорошо водите что можете обогнать остальных на столько же ) вы теряете примерно 3-6 корпусов ! Это рассчитывается из средней скорости в автокроссе 50-100 км /ч.

Каждый раз когда Вы ошибаетесь или Вас сносит немного в сторону просто представьте соперника обгоняющего Вас на корпус . Это одна из причин по которой автокросс это очень сложный для пилота спорт . Если Вы вылетели в одном повороте в гонке вы должны потратить несколько кругов чтобы это исправить , а чтобы победить сильных соперников в автокроссе нужно пилотировать почти идеально . Обычно побеждает тот пилот который делает меньше ошибок !

Следующее кинематическое уравнение касается ускорения . Так получается что расстояние которое преодолевает машина при постоянном ускорении составляет D = 0,5at² Как это уравнение может помочь нам при расчетах в уме ? Обычно мы измеряем ускорение в g. 1g составляет 9,8 м/с2. Мы не должны брать километры и часы здесь . Преобразуем немного наше уравнение и получим d (метры ) = 4.9a (g) * t² (секунды ). Таким образом автомобиль ускоряющийся с места при 0,5g за первую секунду преодолеет около 5 метров . Не очень много ! Но тем не менее скорость будет возрастать очень быстро и за вторую секунду машина преодолеет уже 20 метров .

Только чтобы доказать Вам что это реально давайте ответим на вопрос «За какое время машина проедет 402 м двигаясь с ускорением 0,5g?» Мы преобразуем вышеуказанное уравнение и получим :

И если мы в это уравнение подставим цифры то получим:

Что составляет около 13 секунд . Не такое уж и сумасшедшее время ! Реальные машины не способны сохранять ускорение 0,5g на всем протяжении 402 м по причине наличия сопротивления воздуха и уменьшения крутящего момента на высших передачах . Это объясняет почему спортивные машины проезжают четверть мили за 14-15 секунд .

Более интересный результат это факт что для преодоления первых 5 метров нужна целая секунда . Отсюда следует вывод что старт очень важен в автокроссе . При чрезмерной пробуксовке , которая « крадет » ускорение Вы можете потерять целую секунду прямо на старте . Просто представьте что ваши соперники стоят на 10 метров ближе к финишу . Для того чтобы быстро делать вычисления в уме полезно помнить несколько корней . 8 2 = 64, 10 2 = 100, 11 2 = 121, 12 2 = 144, 13 2 = 169 и так далее . Тогда вы сможете брать корни в уме с достаточной точностью .

Наконец , давайте посмотрим как крутящий момент становится силой на колесах и превращается в итоге в ускорение . Для этого нам нужно знать что такое масса автомобиля . Любая физическая формула в которой учитывается масса называется динамической в противовес кинетическим . Давайте допустим что у нас есть Corvette который весит 1500 кг и проивзодит 45 кгс на коленчатом вале . АКПП этой машины имеет передаточное число первой передачи 3.06. Трансмиссия это ничто иное как просто система круглых вращающихся рычагов (circular rotating levers), а передаточное отношение это коэффициент преобразования крутящего момента . Так , на выходе из трансмиссии мы будем иметь 3,06 * 45 кгс = 137,7 кгс крутящего момента .

Дифференциал это следующий « преобразователь », в случае Corvette здесь коэффициент будет составлять 3.07, передавая 422,7 кгс в центр колес ( это очень большой крутящий момент !). Расстояние от центра колеса до земли около 13 дюймов или 33 сантиметра. Так максимальная сила которую двигатель может приложить к земле в направлении назад ( вызывая силу отталкивания от земли действующую на автомобиль в направлении вперед , вспомните 1 главу !) на первой передаче составит 422,7кгс / 0,33 м =1281 кгс . В состоянии покоя , автомобиль имеет распределение веса около 50/50, то есть около 725 кг нагрузки на заднюю ось . Вы должны помнить из предыдущей статьи которая касалась сцепления что резина не может передать в поперечном направлении силу много большую чем вес который действует на колесо . Колесо просто будет буксовать если вы нажмете газ до конца , прилагая к ней усилие в 1281 кгс .

Теперь мы видим почему важно нажимать на газ нежно при старте . В самые первый момент старта ваша цель сделать так чтобы двигатель создал на пятне контакта силу около 725 кг . Если вы всё сделаете правильно то шины завизжат только на очень небольшой отрезок времени . Таким образом это даст Вам 725 кг силы толкающейв направлении вперед то есть исходя из формулы F = ma придаст автомобилю ускорение около 0,5g или половины веса автомобиля . Главная причина из за которой машина будет разгонятся с ускорением только в 0,5g это половина веса на передних колесах , которая не увеличивает сцепление ведущих задних колес . Но на старте произойдет немедленный перенос части веса назад . Вспоминая 1 часть опять , можно рассчитать что после старта примерно 145 кг переместится назад и тогда вы можете передать колесам немного больше силы плавно нажимая газ . Через секунду или около того Вы можете нажать газ до упора заставляя работать двигатель на полную .

На заднеприводных автомобилях перенос веса действует так что увеличивается нагрузка на ведущую ось . На переднеприводных автомобилях перенос веса действует против ускорения и поэтому вы должны действовать с педалью газа очень аккуратно если имеете много мощности . На полноприводном автомобиле все колеса работают прилагая силу к покрытию и это теоретически лучший вариант .

Люди близкие к технике называют такие расчеты расчетам «на обратной стороне конверта » (back of the envelope) что означает что -то вроде записи уравнений и цифр на любом кусочке бумаги который попался под руку . Вы можете делать это без калькулятора или каких либо других устройств . Вы можете делать это в гараже . Такие расчеты не очень точны , но дают вам грубый результат который отличается не более чем на 10 или 20% от реальной силы или ускорения . Теперь вы тоже знаете как делать расчеты на обратной стороне конверта .

Сообщение отредактировал Ыршлщ - 21.2.2014, 18:32

[Ыршлщ]

Нашёл и скачал файл с переведёнными на русский язык 18 первыми главами книги Бекмана "Физика гонок" -  Phors_rus_by_arrow.pdf ( 2.87 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 4260




Продолжаю искать оставшиеся 11.

Сообщение отредактировал Ыршлщ - 3.4.2014, 22:53

[qweqweqwe]

странно что мускула тут нету

[Muskul]

Я это все прочел когда еще машины не было

[Shiko]

Инженеры Brembo раскрыли интересные подробности различных техник торможения суперзвезд Формулы 1. Оказывается, у каждого пилота свои особенности.

Рассказывает Джонатан Нобл.

В книге, которую Brembo опубликовали в честь своей работы с Формулой 1 – с метким названием "Unstoppable", – рассказано множество потрясающих деталей того, как главные звёзды Гран При относятся к такому ключевому аспекту гоночных машин как торможение.
И в ней я нашел несколько любопытных отличий между "великими".
Лучше всего вы сможете меня понять, если просто ознакомитесь с тем, что рассказывают сами инженеры компании.
Вот, что в действительности происходит в глубине кокпитов машин, когда ими управляют такие пилоты как Айртон Сенна, Жиль Вильнев, Михаэль Шумахер, Себастьян Феттель, Льюис Хэмилтон и Фернандо Алонсо...

Айртон Сенна

На сегодняшний день в Brembo не могут вспомнить другого пилота, который бы использовал такой высокий гидравлический коэффициент, как Айртон Сенна. Он действительно был поразительным чемпионом, и стал одним из первых, кто понимал всю важность технологического развития тормозов.
Бразилец обожал использовать главные цилиндры меньшего размера, что повышало производительность и эффективность всей тормозной системы в целом. Более того, он был едва ли не единственным, кто лично тестировал всех технические разработки – от новых суппортов, до особых алюминиевых сплавов, обеспечивающих высокую жесткость (и мощность) системы.


Михаэль Шумахер

Немец был наиболее организованным и внутренне собранным пилотом, из тех, с кем специалистам Brembo доводилось сотрудничать. Он был сосредоточен и стабилен на круге. И тормозная система должна была соответствовать этим качествам.
Шумахер использовал короткую и чрезвычайно чувствительную педаль. Не будучи крупным по своей комплекции, он мог оказывать на педаль значительное усилие. Одним из величайших качеств Шуми был постоянный поиск совершенства: он хотел, чтобы тормоза непрерывно работали на протяжении всей гонки без единого признака падения эффективности.


Жиль Вильнёв

Экстремальный пилотаж бывшего участника гонок на снегоходах оказал влияние на то, какая тормозная система была установлена на его Ferrari.
Старые инженеры Brembo вспоминают это как своего рода кошмар: Вильнев умел правильно "насиловать" тормоза. Это был один из его агрессивных методов управления машиной.


Ален Прост

У Алена Проста, одного из главных соперников Айртона Сенны, был совсем другой стиль пилотирования и работы на торможениях в сравнении с бразильцем. С техникой он обходился менее агрессивно.
Его точность и безошибочный стиль означали, что педаль не испытывает повышенной нагрузки. Поэтому у француза не было никаких специфических запросов к инженерам Brembo. Ему не нужны были ни короткие, ни особо жесткие педали, и он никогда не доводил систему до предельных режимов работы.
Это не означает, что Ален не беспокоился о тормозах – напротив, он постоянно просил специалистов уделять повышенное внимание настройке идеальной конфигурации и подготовке системы, которая будет надежна при любых условиях.


Себастьян Феттель.

Если верить словам инженеров Brembo, помогавших Себастьяну с настройкой тормозов, Феттель очень похож на Шумахера. Он тоже вносит большой вклад в развитие техники.
Кроме того, он способен уловить едва заметные изменения фрикционного материала: в настоящее время он единственный гонщик в Формуле 1, который предпочел один набор тормозов другому из-за того, что они изготовлены из разных видов карбона.
Он любит начинать квалификации с новым комплектом тормозов, чтобы получить максимум от дополнительного сцепления с трассой, которое ему всегда удается найти на одном быстром круге. Себастьян работает в полной гармонии с шинами, и использует короткую и невероятно чувствительную педаль. Несмотря на то, что он совсем не здоровяк, ему удается оказывать очень мощное давление на педаль.


Фернандо Алонсо,

Алонсо, как и другие чемпионы, становится весьма дотошным, когда дело доходить до поиска идеального ощущения от тормозной системы. Его взрывная сила позволяет ему оказывать максимальное усилие на педаль, а скорость реакции на поведение системы поистине впечатляет.
Его физическая сила контрастирует с филигранной техникой торможения: в самых разных условиях на трассе он часто подходит к пределу, но очень редко переступает его.
Порой кажется, что Алонсо удалось создать некую естественную систему ABS – он полностью использует сцепление шин с асфальтом, входит в повороты на очень большой скорости, не блокируя при этом резину.


Льюис Хэмилтон

У британца из Mercedes уникальное чувство собственной машины; в работе с ней он фокусируется преимущественно на передней оси. У него агрессивный стиль, из-за чего он часто блокирует резину.
В самом начале торможения Льюис молниеносно реагирует; затем он зачастую превышает возможности сцепления резины с асфальтом, поскольку оказывает пиковое давление на педаль, и лишь после начинает стабилизировать работу тормозной системы.
Хэмилтону нужен полный контроль на входе в поворот, порой он слегка добавляет газ при его прохождении. Фактически, у него первая часть торможения заканчивается еще до входа в поворот, из-за этого снижается пятно контакта шин с трассой и растет вероятность блокировки шин, расположенных на внутренней части по отношению к апексу.
По словам работающих с ним инженеров, единственное ограничение, которое известно Хэмилтону в работе с тормозами – максимальная температура. Тем не менее, это его способ пилотировать за гранью любых физических ограничений, и именно он лежит в основе его действительно впечатляющего и результативного стиля.

[Mag-i-Rus]

А где "практический опыт"? Может, кто-нибудь поделится, как дрифтуют на полноприводном автомате? Видел мужика, который выписывал кренделя на площадке (на полноприводном авто). Заглянул в кабину (через окно), а там АКПП . Раньше думал, такое только на механике возможно.

[Shiko]

Mag-i-Rus, не имеет значение АКПП или МКПП. Для силового скольжения главное, чтобы величина крутящего момента, приходящая на колёса превосходила силу сцепления колёс с дорожным покрытием, то есть была достаточной для создания пробуксовки.

Сообщение отредактировал Shiko - 29.9.2015, 20:42

[Mag-i-Rus]

Mag-i-Rus, не имеет значение АКПП или МКПП.

В теории "да", а на практике - я хз. На заднеприводной Волге (на механике) у меня что-то получалось. Там я мог задрать обороты, просто нажимая педаль газа. На АКПП такой номер не проходит, автомат сам следит за оборотами и не даёт сорваться колесам. Это раз.
Второй геморр - сложно пустить полноприводный авто в управляемый занос. Он, сцуко, до последнего момента едет, аки трамвай по рельсам. На Волжанке мне хватало 30-40 км/ч и чуть-чуть подработать ручником, что бы начать скольжение. Полногребущий авто на этой скорости просто тупо едет. А на 80 км/ч - "жим-жим" срабатывает

[Гидр]

На АКПП такой номер не проходит, автомат сам следит за оборотами и не даёт сорваться колесам.

во-первых, можно ручку в "1" переставить, во-вторых, автомат этого не делает, причина в отсутствии механической связки между коленвалом и входным валом коробки. кроме того, сами передачи в акпп обычно завышены в расчёте работы на гидротрансформатор - он при большой разнице вращения упомянутых валов действует как понижающая передача, однако как было сказано - момент там хоть и повышается, но передаётся плавно. впрочем, это вопрос подвода достаточной мощности... и наличия контрактных акпп.