Как длина мотоцикла влияет на его управляемость?
Можно бесконечно твердить, что мотоцикл настолько уникальное творение инженерной мысли, что его характеристики зависят от сотни условий и показателей. Одним из таких условий, влияющих на управляемость, становится длина мотоцикла.
Кто-то не дальновидный может спросить, мол, какая разница, длиннее мотоцикл на 5 сантиметров или на 20? Если у меня двигатель выдает ого-го какую мощь, то даже с длинной баржей я смогу обогнать любого коротышку со светофора.
По прямой, разве что.
Длина мотоцикла в первую очередь влияет на угол поворота. Не надо путать с машинами, где даже у древних мастодонтов размером с подводную лодку можно было найти крайне заманчивый радиус, от которого пассажиры буквально седели на глазах при вхождении вами в крутые повороты, от того, что они даже представить не могли, что ваше авто на подобное способно (на себе испробовано, был у меня Mercedes E230 в 123 кузове, огромный кирпич, еще Высоцкий и Брежнев на таких ездили). У мотоцикла только 2 колеса и хотите вы того или нет, а заднее всегда будет следовать за передним, поэтому при большой длине, хорошего радиуса добиться крайне тяжело. У коротких мотоциклов расстояние между колесами гораздо меньше, что позволяет заднему колесу проходить повороты быстрее с меньшими углами.
Еще один несомненный плюс коротких мотоциклов — движение в колее. Если вы достаточно путешествовали по дорогам нашей необъятной родины, то возможно попадали в ситуацию, когда на дороге есть четкая колея. Короткие мотоциклы двигаются в них легче, просто из-за хорошей управляемости. У длинных мотоциклов в колее просто беда, когда переднее колесо уже вышло из поворота, а заднее еще не вошло даже, и такое бывает, если поворот резкий или колея сбивает вас с траектории.
От длины мотоцикла зависит его устойчивость. Чем длиннее мотоцикл, тем тяжелее он в маневрировании, но увереннее на трассе. И наоборот.
Из чего складывается длина мотоцикла?
Длинные вилки сокращают возможности для быстрого поворота руля, никаких тебе резких и юрких маневров, только широкий руль и скругленные траектории. Длинная вилка спасет мотоцикл от воблинга, потому что не так-то легко ее раскачать. И кстати, здесь немаловажную позицию занимает понятие «TRAIL», о котором мы поговорим подробно в отдельной статье. Коротко напомню, что этот показатель складывается из геометрии угла вилки и положения пятна контакта, чем длиннее вилка, тем больше размер Trail, следовательно мотоцикл менее послушный на маневры.
Второй способ сделать мотоцикл длинным — увеличить его маятник. Удлиненный вариант кардана редкость, а вот маятник сделать проще. Для города это не лучшее решение, его несомненным плюсом будет противостояние вилли. Мотоцикл просто физически не сможет вскочить на заднее колесо с такой геометрией!
О преимуществах длинного маятника знают люди, которые практикуются вне городского трафика, любят скорость и езду с заносом. Маятник длинной с товарный поезд делает мотоцикл устойчивым достаточно, чтобы выделовать занятные фишки, вот только на дорогах общего пользования их провернуть получится вряд ли. Хотя безусловно, внимания такая конструкция привлекает более чем.
Общий вывод
Чтобы составить первое впечатление о поведении мотоцикла на дороге, достаточно оценить его геометрию, длину и выносы подвесок. Короткие мотоциклы со скромным углом выноса передней вилки будут легки в маневрировании, но вероятно крайне неустойчивы и подвержены припадкам воблинга. Скорее всего такие модели придется даже отнести в ранг агрессивных, если их двигатель будет иметь большую мощность.
Когда перед вами мотоцикл с длинной базой, в городе это удлиненные вилки, просто вытянутая форма и реже длинный маятник, вы можете представить, как будет упрямиться ваш агрегат вхождению в повороты, закладывать острые углы станет тяжело, зато устойчивость будет прекрасной.
Этих крупиц беглого осмотра уже будет достаточно, чтобы понимать, как начинать ознакомительную езду на мотоцикле. Потому что выбирать скорость, опираясь на отзывчивость техники в маневрировании только вам. Особенно, когда дело касается плотного трафика.
Геометрия мотоцикла и ее влияние на управляемость
Этот текст для тех, кому интересно разобраться в чем отличие и суть одноколейных транспортных средств. Ничего сложного, всё в рамках школьного курса математики и чуть физики.
Для начала познакомимся с кинематикой. Кинематика не учитывает массу тел и силы, действующие на эти тела, а лишь описывает их геометрические свойства, в отличие от динамики. Кинематическое исследование одноколейных транспортных средств имеет важное значение, поскольку оно помогает объяснить их динамическое поведение. Для наглядности тут будут приводиться некоторые простые примеры динамического поведения мотоциклов, чтобы показать, как кинематические особенности влияют на их устойчивость и маневренность.
Итак: кинематическое определение мотоцикла.
Хотя мотоциклы состоят из большого количества механических деталей, включая некоторые сложные, со строго кинематической точки зрения, условно рассматривая подвески как жесткие, мотоцикл можно определить просто как пространственный механизм, состоящий из четырех твердых тел:
Эти тела соединены тремя поворотными шарнирами (ось рулевого управления и две оси колес) и находятся в контакте с землей в двух точках, которые мы называем пятнами контакта, как показано на рисунке ниже
Это кинематическое исследование относится к жесткому мотоциклу, т. е. без подвесок с колесами, с недеформируемыми шинам, и схематизированным в виде двух тороидальных твердых тел с круговыми сечениями. Теперь непосредственно о геометрии.
Мотоциклы можно описать с помощью следующих геометрических параметров:
Геометрический и механический трейлы могут быть описаны в следующих выражениях:
a = an*cos ε = Rf*tan ε – d/cos ε – механический или просто трейл.
Для простоты понимания мы будем пользоваться понятием механического трейла, но для построения, например, математической модели мотоцикла этого будет недостаточно.
Основными геометрическими параметрами для описания управляемости мотоцикла с точки зрения восприятия водителем являются трейл, кастор и колесная база. Однако неправильно было бы использовать только их независимо от других параметров, из-за сильного взаимодействия между ними. Далее будет показано каким образом эти параметры влияют на кинематическое и динамическое поведение мотоциклов.
Trail это то, что следует за чем-либо, как шлейф. Слово «трейлер», например, как раз наглядно показывает суть этого значения. Во избежание путаницы предлагаем не переводить значения этих терминов, например, как «след» или «вынос», а оставить как есть – «трейл». То же самое касается «оффсета», ибо в разных источниках он встречается под названием и «вылет» и «вынос», хотя, при этом могут иметь ввиду совсем другой геометрический параметр.
Величина колесной базы варьируется в зависимости от типа мотоцикла. Он колеблется от 1200 мм в случае небольших скутеров, 1300 мм для легких мотоциклов (125 куб. см), 1350 мм для среднекубатурных (от 250 куб. см) и до 1600 мм и выше для туристических мотоциклов большой кубатуры.
В целом, увеличение колесной базы, при условии, что остальные параметры остаются неизменными, приводит как к положительным, так и отрицательным эффектам.
Величина трейла тесно связана с углом наклона рулевой колонки. Для ощущения хорошей управляемости мотоцикла при увеличении кастора, соответственно должен быть увеличен трейл.
Параметры трейла также изменяются в зависимости от типа мотоциклов и их колесной базы и могут составлять 75-90 мм на спортивных мотоциклах, 90-100 мм на спорттуристах и до 120 мм на тяжелых туристах.
Функция рулевого управления на мотоцикле по существу заключается в том, чтобы вызвать изменение боковой силы, необходимой для изменения направления движения или обеспечения равновесия. Исходя из этого, привод рулевого управления может гипотетически состоять из двух маленьких рычагов, расположенных перпендикулярно переднему колесу, которые при воздействии на них могли бы генерировать боковые толчки. С геометрической точки зрения классический рулевой механизм описывается тремя параметрами
Эти три параметра позволяют рассчитать значение геометрического трейла. Трейл считается положительным, когда точка пересечения проекции оси рулевой колонки находится впереди пятна контакта переднего колеса. Как уже говорилось, механический трейл выражается уравнением a = an/cos ε, где an это геометрический трейл, который измеряется в плоскости, перпендикулярной оси рулевой колонки. Значение трейла является наиболее важным для устойчивости мотоцикла, особенно при прямолинейном движении.
Каким образом возникает стабилизирующий эффект положительного трейла при прямолинейном движении?
Представим мотоцикл, движущийся со скоростью V прямолинейно
Выравнивающий момент прямо пропорционален величине трейла. И наоборот, если представить, что пятно контакта находится впереди точки пересечения проекции оси рулевой колонки с дорожным покрытием, как, например в случае наезда на неровность, то трейл становится отрицательным. В таком случае сила F генерирует момент, который стремится не стабилизировать переднее колесо, а наоборот повернуть его еще сильнее, что выводит мотоцикл из состояния равновесия.
Малое значение трейла создает соответственно небольшой выравнивающий момент силы F. Если у водителя складывается впечатление, что рулевой механизм работает легко, то нужно понимать, что он очень чувствителен к неровностям на дороге. Более высокие значения трейла (полученные при больших значениях кастора) повышают устойчивость прямолинейного движения мотоцикла, но резко снижают маневренность.
Итак, что мы имеем: при повороте колеса относительно рулевой колонки возникает сила F прямо пропорциональная величине трейла. Это же самое, но в гораздо меньшей степени происходит и с задним колесом.
an = cos ε
bn = (p + a) cos ε
Это простой анализ показывает, как колесная база и трейл тесно связаны друг с другом и поэтому должны рассматриваться вместе. Не совсем корректно определять трейл как малый или большой без привязки к колесной базе мотоцикла. В таком случае было бы правильнее в качестве параметра сравнения использовать соотношение между передним и задним геометрическим трейлом:
Rn = an/bn
В среднем передний геометрический трейл составляет 4-8% от заднего. У спортбайков это соотношение приблизительно около 6-6,5%, у туристов от 6-ти до 8-ми, у тяжелых круизеров 5-6%. Такое соотношение у круизеров получается благодаря большой колесной базе. И делается это для того, чтобы прилагать меньше усилий к рулю, управляя таким тяжелым мотоциклом, особенно маневрируя на низких скоростях. Следует заметить, что эти мотоциклы, как правило, не ездят слишком быстро, поэтому в данном случае стабильность на высокой скорости принесена в жертву управляемости на низкой. Это соотношение также низкое у скутеров, так как они используются (ну или, как минимум, должны использоваться) на низких скоростях, и поэтому маневренность имеет более высокий приоритет, чем стабильность.
Rp = an/bn(Nf/Nr)
Где Nfнагрузка на переднее колесо, а Nr соответственно, на заднее.
Теперь, когда вы представляете о чем идет речь, взгляните на сравнительную таблицу по геометрии разных мотоциклов:
МОЙ МОТОЦИКЛ
Когда делаешь какой то кастом, либо просто вносишь небольшие изменения в конструкцию мотоцикла, особенно когда это касается рамы и прочих элементов, — то эти изменения полюбому влияют на поведение вашего байка на дороге в будущем! Почему так бывает?, потому что мы влазим в «геометрию мотоцикла», которую создали инженеры на заводе и это влияет! Поэтому при постройке (переделке0 железного коня обязательно надо учесть этот факт.
Вот и поговорим о «геометрии мотоцикла»:
Угол наклона рулевой колонки (α) — один из параметров, определяющих геометрию мотоцикла. Так называют группу геометрических величин, напрямую влияющих на устойчивость и управляемость машины. Измеряется этот угол между вертикалью и осью, проходящей через центры подшипников рулевой колонки. В англоязычной литературе его называют «rake angle». Иногда этот угол измеряют не от вертикали, а от горизонтали так называемый «кастор» (castor).
Разумеется кастор в 66 градусов равен углу наклона (90 — 66=) 24 градуса.
Напрямую с углом наклона рулевой колонки связана еще одна величина — вылет (с), или «trail» по-английски. Он равен расстоянию между точкой контакта передней шины с дорогой и воображаемой точкой пересечения с дорогой оси рулевой колонки.
Чтобы понять, как эти величины влияют на поведение мотоцикла, рассмотрим частный случай: переднее колесо под действием внешних сил (усилия водителя, порыв ветра, неровности дороги) поворачивается влево. Поскольку точки пересечения оси рулевой колонки сдорогой и контакта шины с дорогой не совпадают, при этом возникает снос передней шины, а величина его прямо пропорциональна углу поворота колеса и вылету. Этот снос, в свою очередь вызывает появление силы трения (F), которая стремится возвратить колесо и прежнее положение.
Таким образом, чем больше вылет, тем лучше устойчивость мотоцикла при движении по прямой. Но в то же время с увеличенным вылетом машину труднее вывести из прямолинейного движения. При малом вылете мотоцикл становится легким в управлении, но чрезвычайно чувствительным к попыткам сбить его с пути прямого.
Не только вылет вилки оказывает влияние на управляемость мотоцикла, но и его база (L). Это величина, равная расстоянию между осями колес (в нашем случае важнее расстояние между точками контакта колес с дорогой, но — эти величины практически совпадают). Для оценки поведения мотоцикла обычно применяют коэффициент устойчивости (R), он вычисляется по формуле: R = с/ (L + с)100%.
Для классических мотоциклов величина коэффициента устойчивости обычно составляет 6,3-7,0%. Непоколебимые круизеры славятся большими величинами — свыше 7%, а для
юрких спортбайков он — в пределах 5%. У гоночных мотоциклов он меньше 6%, и на таких машинах «чайникам» лучше не ездить.
Величины геометрических параметров некоторых характерных представителей различных классов мотоциклов приведены таблице.
Опытные мотогонщики используют для повышения юркости мотоцикла… передний тормоз. Вот как исполняют этот фокус Входят в поворот и торможением добиваются «проседания» передней вилки. Тем самым уменьшают угол наклона рулевой колонки и вылет — следовательно, облегчают себе управление мотоциклом….
Заразные два колеса 3. Из классики в эндуро ценой рамы.
Здравствуй, дорогой читатель!
Пишу по случаю свершения новых модернизаций. Как поговаривают в мой адрес, проходя мимо процесса инноваций: «Дурная голова рукам покоя не даёт» или «Вот собаке делать нечего — она ж… лижет» — какбэ намекая. Но то — люди не сведущие, к росту не стремящиеся.
Всё больше и больше местного люда творческого заманивают фотографиями дам полуобнажённых на фоне своих колесниц, порой — ничем не примечательных. Но ваш верный слуга вновь попробует удивить вас ржавым, переваренным на свой лад, железом и гаражным инжинирингом.
Сперва, постараюсь объяснить что за эндуро и при чём тут «Ыж Плонита 5».
Планета 5 — классический байк. Это как обычный седан В/С — класса. Как жигули в мире мото. Классики(не только ижи, а как класс в целом) отличаются прямой посадкой, более-менее большим клиренсом, компромиссной по управляемости/жёсткости/энергоёмкости подвеской и низко- или средне — диапазонным мотором. Как вы наверняка уже догадались — это нечто среднее из всего, для комфортного перемещения по многим видам покрытия.
Эндуро мотоциклы — это родственники кроссовых. Близкие по внешке и дальние по начинке.
Эндуро — это двухколёсные внедорожники. Они делятся ещё на несколько категорий (софт-, хард, тур-), но общие черты такие: мотор с широким диапазоном момента, энергоёмкие подвески (более мягкие, с большими ходами), большой клиренс, выхлоп сверху и конечно же — резина. Более подробно и интересно рассказывают об эндуро вот эти товарищи:
Почему бы тогда сразу не взять иномарку? Почему не готовое протестированное и ровно сваренное изделие? Потому что эквивалентные по мощности ижу 250 — 300 кубовые пепелацы, даже будучи в довольно преклонном возрасте, неплохо кусаются. Ценой. Это верных 100к и выше. С одной стороны недорого, а с другой… Скажем так не для всех, особенно когда финансовый поток очень неплохо вливается в четырёх-колёсные проекты. А прохватить на двух — хочется, для разнообразия!
На помощь приходят «совкоциклы», «самотыклы нашего пошлого» и как их только ещё не называют… Ведь за скромные деньги они могут подарить немало удовольствия начинающему райдеру, а при некоторых доработках — ещё больше.
Лучшие доноры под это дело — Планеты. Особенно 5 и ПС. Так сказать топовые версии одноцилиндровых Ижей. Довольно неприхотливые, тяговитые и я бы даже сказал — надёжные. Мотор выкручивается в 5-6 тысяч у П5 и даже до 7 у ПС, при доработках зажигания.
Если у вас Урал/Днепр — не портите мотоцикл! Он длиннобазный, слишком тяжелый, склонный к перегреву с высокоинертным карданным приводом. В общем удовольствия будет в итоге меньше.
Минск, восход, сова — лёгкие, компактные и тоже годные. Но менее мощные и со своими проблемами(многие знают за коробки восхода и т.д.) Юпитер капризнее и менее надёжен.
ИМХО — Иж Планета лучший выбор.
О доработках двухтактных моторов рассказывалось в предыдущем выпуске. Теперь о геометрии.
Чтобы получить более-менее годный эндуро из классического ижа нужно изменить следующие параметры:
1. Увеличение клиренса. С этим всё понятно: выше — лучше. Обычно переносом верхних креплений сзади и наваркой наставышей спереди.
2. Уменьшение базы. Это расстояние между осями колёс. В стоке — 145см, у эндуро — около 132-137см. Так же влияет на геометрическую проходимость. Чем меньше, тем меньше шансов «сесть на брюхо», а байк вертлявее и поворотливее.
3. Увеличение длины маятника. Уменьшается горизонтальное смещение колеса(динамическое изменение базы), снижается уровень ослабления цепи при ходах подвески. Сток — 400мм, желательно около 500.
4. Уменьшение угла наклона вилки. Чоппер с большим наклоном красив и стабилен, но неповоротлив. Спорты с маленькими углами более управляемые, но имеют меньше стабильности. Поэтому из среднего значения классики угол желательно уменьшить, улучшив маневренность и снизив боковые нагрузки на перья при прыжках. Бонусом идёт уменьшение базы =)
Вот например, что получается при удлинении маятника без иных вмешательств:
Что же получилось у меня, у типичного жигулиста, которого однажды захлестнуло:
Колесная база
Колесная база автомобиля — это одна из массово-габаритных характеристик автомобиля. Возьмите любую модель, например Chevrolet Niva, и в описании к ней вы увидите:
Важными характеристиками являются также колея передняя, колея задняя, масса, масса полностью укомплектованного автомобиля.
Классическое определение колесной базы — это расстояние между передней и задней осью автомобиля, или расстояние между центральными точками переднего и заднего колеса.
Исходя из данного определения, можно выделить автомобили с короткой или длинной колесной базой. Понятно, что компактные хэтчбеки класса А или В-класса имеют короткую базу, тогда как автомобили представительского класса E имеют более длинную колесную базу:
Самая короткая колесная база на сегодняшний момент у двухместного Smart Fortwo — чуть больше 1800 миллиметров. Самая длинная — у пикапа Ford F-350 Super Duty Crew Cab — 4379 миллиметров, то есть более четырех метров.
Стоит отметить, что в истории встречались автомобили с еще большей или меньшей колесной базой, но они выпускались ограниченными партиями, а то и в единичных экземплярах.
Нужно также сказать, что в зависимости от типа подвески длина колесной базы может быть как постоянной, так и переменной величиной. Например в 60-70-х годах была очень популярной подвеска на продольных рычагах, обычно она устанавливалась на заднюю ось и задние колеса могли смещаться относительно кузова в продольной плоскости, тем самым изменяя геометрию колесной базы. Такой тип подвески можно встретить на многих коммерческих автомобилях, например Volkswagen Multivan.
Были в истории автомобилестроения и модели с неравной колесной базой, то есть расстояние между центрами колес с правой стороны отличалось от расстояния с левой стороны. Самый яркий пример — Renault 16, который выпускался с 1965 по 1980 год. Разница в колесной базе слева и справа составляла 64 миллиметра. Данный автомобиль вначале даже рассматривался как основа для будущего ВАЗ 2101, правда руководство Волжского автозавода остановило свой выбор на Fiat 124, точной копией которого и являются наши современные «Копейки».
Как размер колесной базы влияет на ходовые качества?
Положительные стороны есть как у длинной, так и у короткой колесной базы.
Длинная колесная база
Компоновка таких автомобилей позволяет создавать более комфортные условия для пассажиров. Как мы видим из списка, приведенного выше, автомобили более высоких классов относятся к категории бизнес и представительские. Пассажиры задних сидений могут спокойно разместиться на своих местах, не задевая коленями спинки.
Ходовые характеристики таких автомобилей отличаются плавностью, неровности дорожного покрытия не так сильно чувствуются. Из-за меньшего перераспределения веса такие авто более устойчивые на трассе, проявляют лучшую динамику при разгоне. На поворотах они меньше идут в занос.
Стоит также заметить, что машины с длинной колесной базой, как правило, переднеприводные, поскольку отпадает необходимость проводить длинный карданный вал к задней оси, что неизбежно приведет к увеличению массы, уменьшению комфорта. К тому же, заднеприводные автомобили более сложные в обслуживании.
Короткая колесная база
К преимуществам таких автомобилей можно отнести:
Действительно, если мы посмотрим практически на все SUV, SAV, CUV — то есть городские кроссоверы, паркетники, а также внедорожники, относящиеся к J-классу по европейской классификации, то увидим, что у них оптимальное соотношение колесной базы и общей длины кузова. Именно такая компоновка предполагает наличие всех типов привода: передний, задний, полный.
Благодаря высокому клиренсу, отсутствию больших передних и задних свесов, сравнительно короткой колесной базе и широкой колее, внедорожники и кроссоверы с легкостью могут ездить как по плохим городским дорогам (а их хватает на бескрайних просторах России, достаточно свернуть в сторону с федеральной трассы), так и по легкому бездорожью.
Для опытных водителей не секрет, что представительская Toyota Camry со своей базой в 2800 мм сядет на брюхо на самой простой горке, которую даже китайские псевдокроссоверы Lifan X60 или Geely MK Cross переедут с легкостью.
Однако, нужно понимать, что наличие короткой или длинной колесной базы еще ни о чем не говорит, поскольку ходовые характеристики той или иной модели в равной степени зависят от многих других параметров:
К примеру, автомобили с более широкой колеей более устойчивые на дороге, с легкостью входят и выходят в сложные повороты, при этом комфорт пассажиров страдает в наименьшей степени. Но все имеет свой предел — если расстояние между левым и правым колесом увеличить до определенного значения, то на комфорте или устойчивости можно ставить крест — автомобиль будет чаще уходить в занос при наезде левой или правой частью на заснеженный участок или на лед. Даже если вы просто во время маневра съедете правой стороной на обочину, то очень велика вероятность оказаться в кювете.
На самом деле автомобильные инженеры уже давно определили оптимальное соотношение ширины колеи и длины колесной базы.
Если вы возьмете любой автомобиль, то увидите, что оно составляет 1,6-1,8. Например ВАЗ 2101 — база 2424 мм делим на колею переднюю 1349, получаем 1,79. Именно такое соотношение обеспечивает наилучшую управляемость. Интересно также и то, что такое соотношение лежит в пределах «Золотого Сечения» — пропорция типа 5/3, 8/5, 13/8 и так далее — и придумал все это никто иной, как Леонардо да Винчи. Вернее не придумал, а сформулировал, поскольку данный принцип использовался задолго до него в архитектуре и искусстве.
Обратите также внимание, что соотношение полной длины автомобиля и колесной базы измеряется в литрах — например в характеристиках многих машин так и пишут:
Acura TLX 2015 года:
Как видим данное значение тоже попадает в пределы Золотого Сечения Леонардо да Винчи. Понятно, что автомобиль тем комфортнее и безопаснее, чем все эти значения ближе к идеалу.