2.4. Динамика карта на вираже

Как мы уже говорили, на карт, едущий по дуге, действует центробежная сила С, уравновешиваемая силой реакции шин R. Рассматривая только одно колесо, мы говорим о силе реакции шины, которая вызвана частью центробежной силы, при­ходящейся на это колесо. Говоря дальше о центробежной силе С, будем иметь в виду именно эту часть общей центробеж­ной силы.

Силу R, перпендикулярную плоскости колеса, можно разло­жить на две силы (рис. 3): силу P, перпендикулярную направлению движения карта, и силу N, направленную назад вдоль направления движения. Тогда сила Р будет уравнове­шивать центробежную силу С, сила N — это сопротивление качения.

Если центробежная сила С превысит силу Р, то угол увода превысит критическое значение maх и начнется скольжение колеса (занос). Если сила Р станет больше центробежной

Рис. 3. Силы, действующие на колесо во время свободного качения по дуге с уводом:

а — сила реакции шины; б- разложение силы R на составляющие; 1-направление движения

силы С, то это приведет к уменьшению угла увода и, следова­тельно, к возврату колес на нормальную траекторию движения.

Если карт движется по дуге с такой скоростью, что угол увода составляет , а передние колеса повернуты на угол (рис.2), то центр тяжести карта движется по нужной нам траектории, а сам карт, несмотря на асимметричное положение, выполняет правильный поворот. Увеличивая скорость карта до тех пор, пока центробежная сила С не превысит силу сцепления шин с поверхностью дороги, мы вызовем скольжение карта по нормали по отношению к предварительно определенной траекто­рии движения. В этом случае единственное спасение — умень­шение скорости до такой, при которой сила С будет меньше силы Р.

При движении с уводом передние колеса повернуты несколько больше, чем это следовало бы из кривизны дуги. Именно благо­даря уводу карт удерживается на нужной траектории при большем повороте колес. Уменьшение скорости карта в этом слу­чае при неизменном угле поворота передних колес приведет к уменьшению увода. Карт изменит траекторию движения, ко­торая теперь будет ближе к траектории, определяемой поворотом колес. Если мы не изменим поворот колес, то карт выедет на внутренний край трассы.

Рассмотрим, что будет происходить, если к нашей схеме, кроме центробежной силы С и силы реакции шин R, добавить силу тяги F (рис.4). Эти три силы всегда должны находить­ся в равновесии (даже при скольжении), причем сила С стремит­ся вытолкнуть карт наружу, а если силы R и F противодействуют этому, удерживает карт на траектории.

Рис. 4. Силы, действующие на колесо при ускорении: a-приложение силы тяги F; б-приведение силы А к направлению движения 1 (сила Q)

Силы R и F можно суммировать (рис.4, а), получив результирующую силу W. Силу W, в свою очередь, можно разложить на две силы (рис.4, 6): силу Р, перпендикулярную плоскости колеса и уравновешивающую центробежную силу С, и на силу Q — силу тяги в направлении движения карта. Увели­чение силы тяги F приводит к увеличению силы Р, способной уравновесить центробежную силу С, возросшую в результате ускорения движения.

Водитель, умело увеличивая или уменьшая силу тяги, т. е. умело оперируя педалью газа, может вести карт на повороте, сохраняя постоянный угол поворота передних колес и изменяя только тягу и угол увода .

Возникает вопрос: какую силу тяги F надо приложить к колесу, чтобы результирующая сил F и R была равна силе Р,. уравновешивающей центробежную силу? Посмотрим на ( рис. 5), и ответ напрашивается сам: сила тяги должна придать карту такую скорость и такой угол увода, чтобы сила W=Р не превы­сила силу сцепления шины с поверхностью дороги. Напомним, что сила трения равна произведению веса, приходящегося на это колесо, на коэффициент трения. Именно при таких условиях мы преодолеем поворот с наибольшим допустимым углом увода, но без скольжения и за наименьшее время.

Трудно требовать от спортсмена, чтобы он во время гонки имел перед глазами систему сил, действующих в данный момент на карт, и соответствующим образом управлял им. Но знание даже этой упрощенной теории движения на повороте позволит сделать выводы, имеющие практическое значение.

Возникает следующий вопрос: повороты надо проезжать с га­зом или без газа? Снова рассмотрим систему сил. Предполо­жим, что, двигаясь вначале при полном равновесии сил (см. рис. 4, а), мы уменьшим силу тяги F до нуля, выключив, напри­мер, сцепление. Сила F изчезнет с (рис. 4, а), останется только сила реакции шины R (равная теперь силе W). Силу R можно снова разложить на две силы (см. рис. 3, б), получив силу P меньшую, чем если бы все время действовала сила тяги F (см. рис. 4, б). Сле­дователь, сила Р вдруг уменьшилась и стала меньше,

Рис. 5. Угол увода и ско­рость карта должны быть такими, чтобы сила W = Р не превысила силы С: 1- направление движения

чем еще не успевшая измениться центробежная сила С. Результат — немедленное боковое скольжение карта.

Аналогичные рассуждения можно провести для случая частично сброшенного газа. Конечно, изменение силы Р в этом случае будет пропорционально меньше. Но при движении карта на грани скольжения даже такое небольшое изменение может привести к опасному заносу карта.

Еще опаснее может оказаться снятие ноги с педали акселе­ратора без выключения сцепления. Благодаря тормозящему действию двигателя сила F в этом случае будет направлена назад (рис. 6). Результирующая сила будет направлена вбок — назад, и сила Р не будет в состоянии уравновесить центробежную силу С, что приводит к скольжению.

Из вышесказанного следует, что водитель не должен умень­шать силу тяги колес при движении на повороте на грани сколь­жения. Это приведет к немедленной потере контроля над маши­ной. Водитель должен начинать поворот со скоростью, при которой центробежная сила не превысит силы Р, и поддержи­вать эту скорость до окончания поворота, изменяя соответствую­щим образом силу тяги. Допустимо ускорение на второй части поворота, но при условии одновременного увеличения радиуса поворота, т. е. уменьшения угла поворота передних колес .

Рис. 6. Силы, действующие на колесо при торможении:

Обратим внимание на то, что большой угол вызывает увеличение сопротивления движению (рис. 3, б, сила .N) и уменьшение силы Р, уравновешивающей центробежную силу С. Намеренно увеличивая угол , мы можем в значительной степе­ни затормозить карт.

Некоторые гонщики используют этот метод перед каждым по­воротом, искусственно располагая карт под большим углом к на­правлению движения. Этим они добиваются уменьшения ско­рости и въезжают в поворот уже с заносом (рис. 7). Такая техника управления картом не рекомендуется, потому что она не дает никакого преимущества над гонщиками, использующими «нормальную» технику преодоления поворотов, но повышает опасность. Даже самый лучший гонщик не сможет безошибочно оценить, в какой момент надо вызвать занос, как и не сможет точно вычислить необходимое значение заноса. Если водитель начинает действовать слишком рано, маневр не дает желаемого результата; опоздав с маневром, можно оказаться за пределами трассы.

Можно было бы рассмотреть влияние догружения задних колес и разгружения передних при ускорениях, но из-за низко расположенного центра масс это влияние можно не учитывать.

Рис. 7. Две фазы преодоления поворота; гонщик номер 1 вызывает нанос карта еще до

поворота (а), что вынуждает его сильно повернуть колеса в противоположную сторону (б); гонщик под номером 4 про­езжает поворот нормально, но тоже быстро

На всех картах задние колеса нагружены значительно боль­ше, из-за этого на повороте угол увода задней оси больше, чем передней. Поэтому заднюю часть карта начинает развора­чивать наружу, и, чтобы удержать карт на выбранной траекто­рии поворота, необходимо соответствующим образом повернуть его передние колеса.

С учетом коэффициента трения шин и поверхности дороги надо всегда стремиться ехать там, где коэффициент трения будет наибольшим. Как правило, наибольшее сцепление будет на той части трассы, но которой обычно едут гонщики. Полоса эта обычно вычищена, иногда покрыта тонким слоем прилипшей к поверхности резины, стершейся с шин. Съезжая с этой полосы, надо учитывать, что сцепление с поверхностью дороги может значительно упасть. Надо избегать песка, грязи, скользкой поверхности, ну и, конечно, нашего врага номер один — пятен масла. Они наиболее опасны, предательски маскируются так, что издали их заметить очень трудно.

Некоторые используют определение «контролируемое четы­рехколесное скольжение». Это определение неверно, потому что скольжение четырех колес не может быть контролируемым, водитель теряет в этом случае всякое управление. Можно, например, управлять небольшим скольжением задних колес, при котором передние колеса не скользят. В этом случае скольже­ние задних колес не контролируется, а маневры передними коле­сами имеют цель привести движение в соответствие скольжению задних колес, чтобы движение карта оставалось стабильным.