Картинг. Предельная скорость поворотов
Продолжаем нашу картинг школу.
Понимание теоретических законов физики, с помощью которых мы рассмотрели преодоление картинг поворотов,поможет нам определить максимальную скорость при которой еще будет отсутствовать боковой занос.
Произведение коэффициента трения и суммарного давления всех шин равно силе трения шин по поверхности трассы для картинга T=Gm
Центробежная сила C стремится вытолкнуть карт за пределы дуги картинг поворота.
Далее
Скорость картинг поворотов
Картинг. Повороты преодолевать с “газом» или без «газа»?
Вернемся к нашей картинг физике движения. Начальные условия это движение при полном равновесии сил, и вот мы выжимаем сцепление, тем самым мгновенно уменьшив силу тяги F, в результате остается только сила реакции шины. Которую также можно разложить на составляющие. Рассмотрев которые мы увидим, что сила P стала меньше, чем центробежная сила. И как результат мы получим боковое скольжение карта.
Конечно при частичном уменьшении газа изменение составляющей силы реакции шин для картинга будет пропорционально меньше,но проходя картинг поворот на грани скольжения, подобное изменение может привести к заносу карта.Особенно опасным может стать резкий сброс педали газа без выжима сцепления. Тормозящее действие двигателя направит силу F назад. Результирующая же будет направлена назад и вбок. И уравновесить центробежную силу будет нечем, что тут же приведет к скольжению.
Опять запутал всех физическими силами, поэтому выводы для тренировки при очередном посещении картинг клуба следующие: проходя поворот на трассе для картинга на грани скольжения картингист не уменьшает силу тяги колес. Это позволит сохранить полный картинг контроль. Начинать поворот следует на скорости при которой центробежная сила не превышает составляющую силы реакции шин. И выдерживать эту скорость необходимо до окончания поворота, работая с силой тяги. Ускоряться допустимо лишь на второй части поворота, одновременно увеличивая радиус картинг поворота, уменьшая поворот передних колес.
Картинг. Сила тяги
Картинг. Угол увода и сила тяги
Продолжим нашу онлайн картинг школу, и вернемся к физики прохождения поворотов. Мы уже разбирали,что такое увод в картинге. При большом угле поворота передних колес, и при некоторой скорости, именно благодаря уводу карт держится на требуемой траектории. Передние колеса повернуты больше, чем это требует кривизна дуги поворота трассы для картинга. Уменьшая скорость, при постоянном угле поворота передних колес мы уменьшаем угол увода. И если не изменять угол поворота передних колес, то по мере уменьшения скорости и угла увода, траектория приблизится именно к той, которую определяет поворот колес (без увода). И карт может пересечь внутренний край трассы для картинга.Вы можете попробовать это при очередном посещении картинг клуба.
Но вернемся к картинг физике
Т.е. теперь есть смысл добавить силу тяги F к нашему рассмотрению действия центробежной силы и силы реакции шин для картинга. Стоит заметить, что даже при скольжении эти силы должны быть уравновешены. Центробежная сила стремится вытолкнуть карт наружу поворота трассы, а удерживают карт на требуемой траектории, силы реакции шин и силы тяги. И так как делают они одно дело, их можно физически объединить, получим некую результирующую силу. Допустим U. Которую в свою очередь мы можем разложить на силу P, которая уравновешивает центробежную силу(перпендикулярна плоскости колеса) и на силу тяги, но в направлении движения Q. И получается, что увеличивая силу тяги F, мы увеличиваем и силу Р, которая способна уравновесить центробежную силу, возрастающую при ускорении.
А на практике это выглядит так,что опытный картингист может вести карт на повороте с постоянным углом поворота передних колес, управляя только «газом», то есть изменяя только силу тяги и угол увода.
Так какую же силу тяги F необходимо приложить к колесу, чтобы результирующая этой силы и силы реакции картинг шин, U, была равна силе P, которая уравновешивает центробежную силу? Очевидно, что сила тяги должна придать карту такую скорость и угол увода, при которой сила U равная силе P не превысила бы силу сцепления шины с поверхностью трассы для картинга. Из недавнего: Сила трения=вес,приходящий на колесо*коэф.трения. Вот при каких условиях, мы можем преодолеет поворот с максимально допустимым углом увода (без скольжения) и за минимальное время. Конечно при посещении картинг трассы или картинг клуба, вы не будете раскладывать все эти силы и управлять картом соответственно этому. Но понимание картинг физики движения в повороте позволит добиться бОльшего в картинг практике.
Картинг. Физика движения 2
Картинг. Угол увода
Предельный угол увода зависит не только от конструкции карта, но и от коэффициента трения шин для картинга. Т.е от вида протектора, давления и ширины шины для картинга. Применяя в картинге широкие специальные шины, можно добиться наибольшего сцепления , но при малом угле увода.
Как уже отмечалось ранее, увод предшествует боковому заносу. И как раз из-за применения жестких низкопрофильных шин для картинга, скольжение (потеря сцепления) начинается неожиданно, как говорится, без симптомов. От картингиста требуется большой опыт и умение чувствовать поведения карта на виражах.При любом посещении картинг клуба можно понаблюдать за тем, как карт «держится» в поворотах в зависимости от состояния или вида шин.
Вернемся к физики картинга
На карт двигающиеся по дуге будет действовать центробежная сила , уравновешивать её будет сила реакции шин. Рассмотрим одно колесо, на которое естественно будет действовать не вся центробежная сила, а её часть. Сила реакции шины для картинга, перпендикулярна плоскости колеса, и ее можно представить в виде двух составляющих. Это сила сопротивление качению, направленная назад вдоль оси и сила F , которая будет уравновешивать центробежную силу.Если сила F окажется меньше центробежной силы, то угол увода превысит предельное значение и начнется занос. Если же центробежная сила станет меньше силы F (Части силы реакции колеса) То это вызовет уменьшение угла увода и вернет колеса в нормальную траекторию.
И получается, что если карт двигается в повороте со скорость при которой угол увода будет компенсирован углом поворота передних колес, то его центр тяжести будет двигаться по необходимой нам траектории, и не смотря на асимметричное положение, поворот будет правильным. Если мы увеличим скорость в вираже трассы для картинга, то вызовем скольжение, занос. И действие по выводу из заноса в этом случае, это уменьшение скорости до такой величины, при которой центробежная сила станет меньше силы F.
Картинг. Физика движения
Движение в повороте
В ходе тренировок на трассе для картинга гонщик приобретает опыт прохождения поворотов с наибольшей скоростью. Но для большей эффективности стоит понять физику движения, т.е. рассмотреть системы сил, которые действуют на машину при движении в повороте.
Итак начнем, условия: картинг, скорость.
Карт двигается в вираже, скорость небольшая и центробежная сила также мала, практически ноль. Передние колеса повернуты на некий равный угол. Центр массы спортивной машины двигается по дуге с бОльщим радиусом, чем дуга поворота. Передние колеса также описывают дугу с бОльшим радиусом, чем радиусы от задних колес.Увеличиваем скорость прохождения поворота на карте,появляется центробежная сила и карт начинает двигаться уже ассиметрично по отношению к той траектории что мы рассмотрели выше, но пока без бокового заноса.Это и есть увод. Думаю он многим знаком после первого же посещения картинг-клуба. А геометрически, это угол между направлением движения и плоскостью заднего колеса.
Когда карт движется без увода он поворачивается относительно теоретического центра. Как только появляется увод, этот центр вращения смещается и перестает иметь физическое значение, при этом относительно карта его положение сохраняется. Центр масс карта поворачивается вокруг уже нового цента вращения, который занял место теоретического центра.При большой скорости в повороте плоскости задних колес будут смещены от направления на некоторый угол, а плоскости передних на этот угол и плюс еще добавляется угол поворота колес. При движении с уводом карт проворачивается относительно вертикальной оси проходящей через центр масс. И в итоге передние колеса располагаются ближе к внутреннему краю трассы для картинга, чем при скорости карта, когда увод отсутствует.
Профиль шины для картинга
Центробежная сила деформирует шину в поперечном направлении и тем самым вызывает увод карта. Величина увода зависит от характеристики шин для картинга. Многие автолюбители увлеченные тюнингом автомобилей знают, что применение низкопрофильных жестких шин способствует уменьшению увода автомобиля в сравнении с шинами с высоким профилем. Поэтому и в картинге применяются низкопрофильные шины.
Цетробежная сила, как мы рассмотрели раньше, вызывает увод карта, но так как низкопрофильные шины имеют большую жесткость и упругость возникает сила реакции реакции шины. Она действуют в направлении к центру дуги, которую описывает карт и перпендикулярна к плоскости его колеса. Её величина зависит от угла увода. Чем больше угол увода, тем больше сила реакции шины. Но значение силы реакции растет не бесконечно, а до момента достижения максимального угла увода, за которым уже начинается скольжение. Принято считать что максимальный угол увода в картинге равен 15-18 градусам.