dimon_ra — Mountain Cycle - Dynamics Center: перевод. Часть 2.

Часть 1

продолжаем разговор! теперь и с иллюстрациями.

примечание: в этой части много каши с разнообразными силами, которые ребята из МС описывают уж очень расплывчато. Если кто-то сможет отредактировать абзацы в соответствии с нормами физики, пишите варианты в комментарии, коллективный разум работает.

Поворачиваем не падая

Так как же у нас получается повернуть, если мы знаем, что поворачивая руль налево, мы вынуждаем байк  наклониться направо, и в итоге он продолжает ехать прямо? В дело вмешивается ещё один фактор: центробежные силы колёс и связки байк+райдер.

Оке, известно, что создаваемый гироскопический эффект даёт байку стабильность.Поворачивая руль налево, мы заставляем колесо наклониться направо (этот эффект называется «раскачкой» («контррулением»), используется в начальной стадии выполнения поворота), это мы усвоили. Так же мы запомнили, что при начальном повороте направо центробежные силы стремяться сместить байк и райдера налево. Совокупность этих факторов и даёт нам тот самый баланс движения. Прекрасно. Но нам всё-таки нужно повернуть налево и мы продолжаем поворачивать руль, это вызывает соответсвующую реакцию — байк всё сильнее и сильнее хочет наклониться направо. При этом центробежные силы продолжают противостоять уводу байка направо — они тянут тебя налево, а гравитация (мы чуть не забыли, что катаем по планете) тянет нас к земле-матушке. Байк наклоняется влево. Всё, что происходит дальше — это тонкий баланс в наклонном положении и с его помощью байк-таки заруливает в поворот =)

Однако рано расслабляться. В некоей точке взаимодействие поверхности земли и покрышки начинает тянуть покрышку направо, что ощущается как увод (наклон) переднего колеса направо. Если вы повернёте руль в том же направлении, радиус поворота уменьшится, если проигнорируете это явление, радиус останется неизменным, а если довернёте руль налево — траектория движения байка распрямится. Неплохо, да?

Теперь суммируем всё вышесказанное: начиная с некоторой скорости, мы можем начать поворот только с помощью «раскачки». Находясь в повороте в некоей точке мы можем наконец-то нормально управлять байком: поворачивая руль направо мы вкручиваем байк в поворот (левый!), а доворачивая руль в сторону поворота (налево) мы распрямляем траекторию. Время для чашечки чая.

Trail. Трэйл.

примечание — в русском языке трэйлу соответствует термин кастор, но я его употреблять не буду из вредности.

Посмотрите на вилку вашего байка. Если вы достаточно наблюдательны, то заметите две вещи. Первое — конструкция дропаутов вилки выносит ось колеса перед вилкой. Второе — конструкция короны так же хитра и обеспечивает вынос ног вперёд по отношению к штоку вилки. Сумма этих «выносов» даёт нам некую величину «Х», на которую ось колеса отстоит от оси вращения вилки в рулевой трубе. Это сделано неспроста, а во имя Трэйла.

Трэйл — это горизонтальная проекция расстояния от оси переднего колеса до пересечения оси рулевой трубы с землёй. Короче, смотрим на картинку:



Являясь по сути просто расстоянием между парой точек, трэйл тем не менее влияет на курсовую устойчивость байка, задавая угол между протектором в пятне контакта покрышки с поверхностью земли и протектором в предполагаемом направлением движения байка. Это угол известен как «угол увода шин». Slip angle, по-нашему. Проще понять на иллюстрации ниже (вид на переднее колесо сверху, байк едет вниз по рисунку):



Slip angle работает так:

При повороте налево в точке контакта покрышки с землёй создаётся некая сила. Эта сила возникает из-за того, что траектория поворота оси переднего колеса расположена позади оси вращения рулевой колонки (собсно это и есть проявление трейла), поэтому переднее колесо поворачивает по дуге, создавая силу трения, направленную против направления движения. Вот картинка, иллюстрирующая траектории оси переднего колеса для конструкции с трейлом и без оного. Физики могут помочь и нарисовать силы. о которых говориться в статье =)



Известно, что каждому действию соответствует равное по силе противодействие, это создаёт на колесе «самостабилизирующую» силу, в то время как противоположная ей сила возникает как ответ на поворот руля.

Говоря проще — величина трэйла влияет на величину стабилизирующего эффекта переднего колеса под влияние внешних воздействий — кочек, ям и прочих прелестей маунтинбайкинга. Если много выпить и сконструировать вилку с отрицательным значением трейла (т.е. пятно контакта покрышки будет вынесено перед осью вращения рулевой), то получится следующее: при наезде на препятствие, которое вызывает отклонение или отскок колеса вправо, эта неблагодарная конструкция не только не поможет выровнять переднее колесо, но ещё и довернёт его в сторону, которую задало препятствие — т.е. направо. А всё из-за отсутствия самостабилизирующего эффекта. Стоит ли говорить, что такая конструкция не принесёт никакой радости при катании по нашим любимым корням и камням?

Допустим у нас грамотная вилка с положительным трэйлом. Стабилизирующий эффект (который мы рассмотрели в первой части, вспомните про реакцию колеса на наклоны и повороты) охотнее возрастает с поворотом руля, нежели с наклоном байка вбок. «Самостабилизирующий» же эффект помогает переднему колесу оставаться в вертикальном положении и двигаться вперёд при наличии неких ударных воздействий на колесо.

Итак, если байк должен быть устойчивым при движении по пересечённой местности, или супер-устойчивым на плоских дорожках, то в его конструкции должно быть заложено достаточное значение трэйла, что даст самостабилизирующую систему. Конечно, это всё вопрос баланса — слишком много трэйла и байк станет вялым в поворотах, а медленная реакция на поворот руля доставит много незабываемых минут при прохождении ковыряльных секций. Слишком маленькое значение трэйла — и у нас шустрый, вёрткий байк, который потребует от райдера больших усилий для удержания его на траектории. Забавно, что амортизационные вилки телескопической конструкции (для параллелограмных конструкций разговор отдельный) при сжатии автоматически снижают трэйл и байк приобретает вертлявость как раз тогда, когда вам это меньше всего нужно!

Но и это ещё не всё...

Часть 3