Вимірювання прохідності Теорія, Журнал Популярна Механіка
Про прохідність ми раптом згадуємо, коли починаємо готуватися до вилазки в місця, не облагороджені твердими дорожніми покриттями. Або коли збираємося купувати автомобіль, здатний нас у такі місця доставляти. Але замість того, щоб мучити себе та знайомих питаннями на тему «яка у цієї машини прохідність», постарайтеся розібратися в темі – це не так уже й складно. І тоді більшість питань ви зможете відповісти собі самі.
Що таке прохідність
Практично кожен підручник з теорії руху колісних або гусеничних машин (автомобілів, тракторів, спеціальної техніки), не кажучи вже про водійські навчальні посібники досаафівських часів, дає своє визначення прохідності. Втім, усі вони дуже схожі та відрізняються лише деталями. І практично в будь-якому з цих визначень фігурують поняття «погіршені дорожні умови», «бездоріжжя» або щось подібне.
Але, погодьтеся, самі ці поняття дуже відносні: водій бойової розвідувально-дозорної машини та власник легкового автомобіля можуть вкладати в них зовсім різний зміст. Так само як мешканець Німеччини та мешканець української глибинки. Або, скажімо, такий приклад. Чи є «погіршеними дорожніми умовами» те, що в нас вважається «лежачим поліцейським» — асфальтовий горб заввишки 20 см, наліплений (всупереч усяким нормативам!) на гладкий асфальт міської вулиці? Адже його подолання для багатьох імпортних автомобілів закінчується конкретними пошкодженнями!
За здоровим роздумом ми вирішили зупинитися на найзагальнішому визначенні, почерпнутому з тлумачного словника і придатному для всіх випадків: «Прохідність —це властивість транспортного засобу долати перешкоди колії». Звісно, під перешкодами розуміються як різноманітні нерівності, а й сніг, і бруд, і різні «водні перепони», і решта, що перешкоджає вільному руху місцевістю.
Само собою, поняття прохідності можна застосувати до будь-якого автомобіля. Так і хочеться додати: просто в одних вона краща, в інших — гірша. Але саме цього ми робити не будемо, бо насправді прохідність — поняття настільки багатопланове, що отак, двома словами, розставити все на свої місця просто неможливо. Наприклад, опинившись молодцем на пересіченій місцевості, автомобіль може загрузнути в рідкому бруді. Або, скажімо, маючи повний привід і потужний двигун, стане на крутому підйомі через те, що паливо в баку відлило від забірної труби. І таких цілком реальних ситуацій можна уявити дуже багато. Як і всіляких термінів та показників, що характеризують прохідність автомобіля.
Основні терміни
Коли машина не справляється з перешкодами, ми говоримо про втрату прохідності. Повна втрата прохідності (застрявання) – це коли автомобіль рухатися далі не може. Часткова - це коли він все ще рухається, але із значним зниженням швидкості та (або) значним зростанням витрати палива.
Статися це може з різних причин.
Насамперед для подолання перешкод автомобілю може просто не вистачити тягового зусилля. Можливості двигуна та трансмісії небезмежні, але навіть якщо теоретично їх із надлишком, це ще не все. Адже момент, що ними крутить, перетворюється на тягове зусилля колесом, що «відштовхується» від поверхні дороги. І якщо зчеплення колеса з дорогою буде недостатнім, то вся робота двигуна піде марно.колеса лише буксуватимуть.
Ну і зовсім неважко собі уявити, як колеса провалюються або закопуються в пухкий грунт (сніг, пісок) і машина просто «сідає на черево». Або як зачіпає різними своїми частинами за перешкоди, які доводиться долати.
Зауважимо, що проблеми, які автомобіль зустрічає своєму шляху, можна розділити на дві групи. По-перше, це всілякі нерівності, як природного, так і штучного походження: горби, вибоїни, валуни, бордюри, окопи, канави та інші винаходи природи та людини. По-друге, це місця, де стан опорної поверхні не дуже дозволяє її вважати: сніг, бруд, пісок, болото і т. п. Відповідно, прохідність прийнято ділити на профільну і опорну. І кожна має на увазі свої загальноприйняті показники, що дозволяють оцінити "здібності" автомобіля. А деякі показники мають відношення і до тієї, і до іншої. Отже…
Дорожній просвіт— відстань між нижчою точкою автомобіля та дорогою
Поздовжній та поперечний радіуси прохідності
Ось вони якраз і характеризують здатність автомобіля долати рови, короткі круті мости, горби, кювети, великі купини та інші подібні нерівності. У зарубіжній літературі цих показників ви не знайдете, вони використовуються у нас. Зверніть увагу, висота долання бугра може бути значно більшою, ніж дорожній просвіт.
Ramp Brakeover Angle - кут перелому "рампи"(насправді, "ramp" перекладається ще і як "похила площина", "аппарель", "естакада")
А цей показник прийшов до нас із-за кордону. Судячи з назви, спочатку показував, який максимальний кут перелому автомобіль може подолати, в'їжджаючи кудись похилим апарелям. Наприклад, наоглядову естакаду чи залізничну платформу. В наш час повсюдно використовується для позашляхової техніки як спроможність долати переломи місцевості. У певному сенсі подібний до нашого поздовжнього радіусу прохідності.
Кут в'їзду та кут з'їзду- вони ж кути переднього і заднього звису, вони ж передній і задній кути прохідності
Чим більша величина переднього та заднього кутів прохідності, тим вища прохідність автомобіля при переїзді через канави, виступи, кювети, горби та інші подібні перешкоди. Втім, у багатьох випадках важливішими є навіть не абсолютні цифрові значення, а форма деталей, що утворюють звис.
Неважко помітити, що всі перераховані вище показники так чи інакше пов'язані з геометричними параметрами автомобіля, його основними розмірами: колісною базою, передньою та задньою звисами, колією. Чим менше база, що менше звіси, що менше колію, то вище профільна прохідність. Втім, деякі параметри автомобіля й самі безпосередньо є показниками прохідності — на прикладі дорожнього просвіту ми в цьому вже переконалися. А ще нам можуть стати в нагоді…
Справа не тільки в тому, що її корисно знати, якщо ви збираєтеся в'їхати по апарелі на пором або перебратися через річку по тимчасовій переправі. Для автомобіля високої прохідності дуже важливо, щоб колія передніх і задніх коліс була однакова - тоді він буде зустрічати менший опір при русі по грунту, що деформується (снігу, бруду і т. п.). Адже задні колеса котитимуться вже «протоптаною доріжкою»!
Ширина та висота
Уявіть, що вам доведеться їздити вузькими гірськими дорогами, проїжджати під низькими мостами або забиратися на автомобілі в лісову глуш, протискаючись між деревами і під гілками, що нависають. І ви зрозумієте,чому ширина і висота теж є показниками прохідності, нехай і не найважливішими.
Багато параметрів, що визначають прохідність, неможливо виміряти на автомобілі або визначити за кресленням зовнішнього вигляду — їх з'ясовують з конструкторської документації або в результаті випробувань. Але в характеристиках машин високої прохідності ви знайдете їх, в силу їх важливості саме як показників прохідності.
Найбільший кут долання підйому
Мається на увазі не короткий в'їзд на невелику гірку, куди ви влетіли з розгону. Протяжність залікового підйому повинна бути не менше двох довжин автомобіля, а долається він зі стартом з місця безпосередньо від підніжжя. При цьому, зверніть увагу, не повинні порушуватись умови нормальної роботи агрегатів автомобіля. У перекладі нормальною мовою це означає, що їх конструкція повинна бути пристосована і до того, що ви на цьому підйомі затримаєтеся надовго. Тобто паливо, масло, рідина, що охолоджує, повинні як і без перебоїв надходити куди треба і в потрібних кількостях, мотор не повинен перегріватися, підшипники повинні витримувати відповідне навантаження, з акумулятора не повинен виливатися електроліт і т. д.
Найбільший кут косогору, що переборюється.
Граничний рівний косогор, яким автомобіль може рухатися без бічного ковзання більш ніж на ширину профілю шини і тим більше без перекидання. Знову ж таки не повинні порушуватися умови нормальної роботи агрегатів.
Хід підвіски - кут перекосу мостів
У підвіски розрізняють хід стиснення, хід відбою та повний хід. Хід стиску - це відстань між нормальним («нульовим») положенням колеса і крайнім верхнім, коли пружний елемент (скажімо, пружина) стиснутий до краю. Хід відбою — відстань між «нульовим» такрайнім нижнім становищем. Повний хід підвіски – відстань між двома крайніми положеннями, сума ходу стиснення та ходу відбою.
Чим більше ходи підвіски, тим довше колеса зберігають зчеплення з опорною поверхнею під час руху по пересіченій місцевості. Зрозуміло, що коли колесо втратило контакт із дорогою (кажуть, «вивішено»), воно вже не може створювати тягове зусилля. Ну а якщо в приводі не передбачено блокування диференціалів, то вивішування одного з провідних коліс означає повну втрату прохідності.
Для автомобілів з передньою та задньою залежною підвіскою як подібний показник іноді використовують максимальний кут перекосу мостів.
Глибина броду, що долається
Щоб автомобіль міг упевнено подолати досить глибокий брід, конструктор має передбачити багато чого. Підкапотне електрообладнання не повинно заливатись водою, а значить, його треба підняти якомога вище. Те саме стосується патрубка забору повітря в двигун. Ще вода не повинна потрапляти в картери двигуна, коробки передач, мостів, а в них зазвичай передбачають пристрої вентиляції (сапуни). Салон теж має бути загерметизований, хоча б рівня дверних замків. І ще багато всього.
Умови експлуатації спеціальних машин (скажімо, бойових) часто мають на увазі і спеціальні вимоги щодо прохідності. Так що не дивуйтеся, побачивши десь такі характеристики.
Висота долається стінки (ескарпа)
Наближаючи цей показник до звичніших для нас «легкових» умов, розумніше скоротити амбіції до «подоланої сходинки». До речі, автомобіль, що має привід на всі колеса і «взутий» у відповідні шини, міг би подолати набагато більшу сходинку, ніж це йому дозволяють низький бампер та всілякі аеродинамічніелементи.
Ширина подоланого рову (траншеї)
Ну вже про це має сенс говорити лише стосовно багатовісних машин.
Якщо ж йдеться про подолання водних перешкод автомобілями-амфібіями, то тут доречніше говорити про плавучість, стійкість, ходовість та інші властивості суден. Тож повернемося на сушу і поїдемо в багнюку.
З м'якими, деформованими, ґрунтами теж не все так просто. Адже значна частина енергії, що виробляється двигуном, витрачається тут на утворення колії, а перед колесом при русі утворюється вал із ґрунту (так званий бульдозерний ефект). Опір коченню колеса велике, і його подолання необхідний запас тяги.
Однак крім здібностей силового агрегату, велику роль відіграватимуть зчіпні властивості шин, адже зчеплення колеса з м'яким грунтом набагато гірше, а буксування - це вже часткова, а то й повна втрата прохідності. Отже, зверніть увагу на тип шин і малюнок протектора.
Звісно, вкрай важлива схема приводу. Скажімо, обов'язково мають бути передбачені блокування диференціалів, інакше буксування одного або кількох коліс призведе до повної зупинки машини.
Дуже важливий показник опорної прохідності – тиск на ґрунт. Погодьтеся, глибоким снігом набагато простіше йти на лижах, ніж у черевиках, провалюючись по коліно при кожному кроці. Проста фізика - чим більша площа контакту шини з опорною поверхнею, тим менший тиск на ґрунт, тим менше він деформується. Тож широкі шини в цьому випадку вітаються. І зовсім добре, якщо машина оснащена системою централізованого регулювання тиску в шинах. Вона дозволяє водію, не виходячи з кабіни, поворотом регулятора знижувати тиск у шинах під час руху по піску, снігу, заболоченому лузі. Яквідомо, приспущена шина під вагою автомобіля розплющується сильніше, ніж накачана нормальним тиском. Отже, площа її контакту з опорною поверхнею збільшується — і досить значно! Відповідно, тиск на ґрунт у стільки ж разів знижується. А щойно під колесами опиниться тверда земля, водій знову підніме тиск у шинах до нормального.