dimon_ra — Mountain Cycle - Dynamics Center: перевод. Выясняем, почему мы катаем на том, на чём катаем и отчего оно работает так, как оно работает.

Предлагаю вашему вниманию вольный перевод текста с сайта компании Mountain Cycle, мне он показался довольно занимательным и я спешу поделиться им с вами. По мере возможностей статьи будут дополняться иллюстрациями, так что не ленитесь заходить попозжа. Оригинал живёт здесь:

www.mountaincycle.com/dynamics-center/1

текст весьма обширен, поэтому перевод я разобью на несколько частей. Берём алкоголь, попкорн и читаем. Правки/замечания приветствуются и будут учтены в тексте.

ознакомится с предыдущим трудом по этой теме, опубликованным на twentysix.ru, можно по ссылке ниже:

twentysix.ru/blog/103390.html


Итак:

Mountain Cycle — Dynamics Center

В этой статье мы рассмотрим как и почему байки делают то, что они делают (хинт — байки катят).

Пачиму?

20 лет тому назад, Robert Reisinger основал Mountain Cycle и первой его моделью стал San Andreas, байк, изменивший подход к проектированию горных велосипедов. Основные принципы, использованные Robert'ом в конструкции San Andreas были позаимствованы у мотоциклов того времени; не забывайте, это было 20 (20!!! 20!!!!111 — это акцент) лет назад, и большинство компаний-производителей байков по инерции делали велики вокруг традиционной ромбовидной (двойной треугольник) рамы, но с болтающимсмя на подвеске задним колесом, как будто это что-то меняло.

С тех пор индустрия изменилась до неузнаваемости и, хорошо это или плохо, грязные маркетологи распустили свои потные ручонки, что привело к целой волне дезинформации о том как и почему байки делают то, что они делают (см. выше).

Основы

Правда состоит в том, что двухподвес по факту является кроссовым мотоциклом с ужасно дохлым двигателем (да-да, читатель, это он к тебе обращается), байк должен выдерживать безумные нагрузки от втыкания передним колесом в плоскость и при этом оставаться достаточно лёгким, чтобы вообще ехать. В идеале — ехать долго. Возможно, он даже поможет тебе прокататься целый день!
Двухцилиндровый эквивалент двигателя этой адовой тележки (не забываем, речь про нас, райдеров) несбалансирован (мы дёргаем ногами как нам вздумается, кроме кантрийщиков, они крутят по кругу, молодцы), немощен, и к тому же напрямую приводит ведущую звезду системы без помощи каких-бы то нибыло противовесов-балансиров, которые, к слову, могли бы помочь нам крутить равномернее в самых ужасных условиях. И, словно этого мало, коробка передач на нашем любимом байке расположена не там, где у людей — а именно болтается у оси заднего колеса! Чтобы сделать картину ещё ужаснее, добавим заднюю подвеску, которая должна быть лёгкой и обладать чем-то, что позволит свести к минимуму негативное воздействие от топтания педалей жывотными в шлемах, но, зараза эдакая, не может быть спроектирована или настроена так, чтобы обеспечить максимальную эффективность педалирования и при этом продолжать быть подвеской.

Итак, за вычетом всех ограничений, перечисленных в первом абзаце, все те силы, что влияют на поведение мотоциклов, оказывают схожее воздействие и на наш байк. Одни и те же принципы, что удерживают мотоцикл на двух колёсах, формируют его поведение при торможении и разгоне, а так же влияние геометрии на управляемость, применимы и к байку. Изменяются только масса конструкции, диапазон скоростей и, нас не забывают ткнуть в больное место уже в третий раз, мощность, приводящая весь этот бардак в движение.

К этому моменту вы уже должны были проникнуться благоговением перед теми людьми, которые заставили горный велосипед ехать так хорошо, как он едет на сей момент времени. То ли ещё будет!

ПримИчание: Наша (их) задача по ходу этого текста — это привести информацию, которая позволит вам (нам) разобраться с поведением вашего байка. Мы (они), конечно, можем завалить вас (нас) формулами, расчётами, графиками и чертежами с подробным анализом всего и вся, но, к сожалению, это резко сократит количество читателей, которые смогут осилить эту писанину. Поэтому мы (они) всё максимально упрощаем и оставляем только самую мякотку. Если вам так интересно разобратсья во всём в мельчайших подробностях — читайте литературу из списка в последней части этого труда.

Что не даёт нам упасть и позволяет двигаться прямо?

Если ты любопытен, прочти эти книги на указанных страницах:
Motorcycle Chassis Design: Reference страницы 33-43
How and why: Motorcycle Design and Terminology: Глава 3
Motorcycle Tuning: Chassis: Глава 1
Bicycles & Tricycles: Глава XVII

(прим. переводчика — уважаемые физики, поправьте бредятину ниже в соответствии с нормами и понятиями сей науки, напишите своё толкование в коментариях, спасибо)

Основной причиной, позволяющей всем двухколёсным транспортным средствам оставаться в вертикальном положении и ехать прямо, является гироскопический эффект. С ростом скорости колёса вашего байка оказывают всё больший и больший гироскопичекий эффект, который не даёт байку упасть. Этот эффект зависит от скорости и если она падает ниже «рубежа скорости» (для зануд это около 4футов/сек или 4.4 км/час) гироскопический эффект оказывает всё меньшее влияние на устойчивость до тех пор, пока вопрос непадения не сведётся к умению райдера держать баланс и особенностям конструкции байка (его геометрии, центру тяжести и т.п., об этом ниже).

А теперь самое смешное. Если вы достаточно смелый райдер и разогнались достаточно сильно, чтобы преодолеть «рубеж скорости», колёса вашего байка начали генерировать достаточно большой гироскопический эффект, ваш байк и вы сами стали подчиняться эффекту, получившему название «гироскопической прецессии», который возникает когда колёса (читай гироскопы), подвергаются воздействию момента внешних сил, направленных перпендикулярно оси вращения колеса. В нашем случае это силы, которые наклоняют байк вбок, или поворачивают ось переднего колеса вправо-влево. Проще говоря, если, двигаясь в вертикальном положении прямолинейно, наклонить байк вбок (словно вы хотите мастерски пройти поворот с контруклоном) его колёса под действием прецессии потянут байк налево, но если вам вздумается повернуть налево при помощи руля, то переднее колесо получит тенденцию к наклону направо.

Да-да, вы всё поняли правильно. Работая рулём влево на достаточно высокой скорости вы наклоняете байк вправо. Вау.

Что же удеривает байк в вертикальном положении и прямолинейном движении, когда что-то вынуждает его вильнуть налево? В то время как силы гироскопа наклоняют байк направо, переднее колесо описывает на земле дугу, которая является траекторией движения вас и вашего байка (если я всё понял верно, то эта дуга заворачивает направо). Центробежные силы же (которые возникают при вращении некоего тела (а в данном случае «тело» понимается буквально, тело — это ты, друг) вокруг некоего центра, и вызывают смещение тела от центра вращения, он же центр дуги, что чертит переднее колесо по земле) стремятся сместить вас налево. Вот на балансе этих двух сил и жиждется способность байка ехать прямо и не падать. Ффух.

Если всё вышенаписанное прозвучало недостаточно убедительно, возьмите друга, лишнее колесо от велосипеда и проведите научный эксперимент. Пускай один из вас, кто посмелее, возьмёт колесо двумя руками за ось, а другой, что посильнее, раскрутит его до неимоверной скорости. Теперь смельчак может понаклонять или повертеть колесо в разные стороны и самолично почувствовать присутствие этих сил. Его жизнь больше никогда не будет прежней.

Продолжение следует

Часть 2