Как автомобиль поворачивает

Последнее обновление: 31.05.2020
Комментариев нет

В этой статье речь пойдет не о том, как устроено рулевое управление автомобиля, а о том, как автомобиль ведет себя на дороге во время поворота. О том, как в этот момент распределяются силы по колесам, и как весь этот процесс движения автомобиля на повороте, когда автомобиль поворачивает, влияет на безопасность его движения на дуге поворота.

Это необходимо знать в первую очередь для того, чтобы понять по каким причинам автомобиль может произвольно «уйти» с заданной траектории движения. Произвольно – это когда водитель этого не хотел, но так получилось, вопреки всем стараниям удержать автомобиль на дороге.

Что такое поворот автомобиля

Что такое поворот автомобиля (из области физических понятий). Поворот автомобиля – это изменение направления его движения отличного от прямолинейного. Что это означает?

Когда передние колеса находятся в положении «прямо», то автомобиль движется прямолинейно, т.е. по прямой. Если передние колеса повернуть на любой, самый незначительный угол, то автомобиль начнет поворачивать. Радиус поворота автомобиля зависит от величины угла поворота передних колес. Чем больше повернуты колеса, тем меньше радиус поворота.

Поскольку поворот колес осуществляется механизмом рулевого управления, то рассуждая о движении автомобиля в повороте, принято говорить не об углах поворота передних колес, а повороте рулевого колеса. Даже незначительный поворот руля «уведет» автомобиль с прямолинейной траектории.

Если повернуть руль, зафиксировать его в одном положении и приступить к движению, то автомобиль опишет окружность. Центр окружности, вдоль которой поворачивает автомобиль, всегда лежит на «продолжении» задней оси автомобиля, а радиус поворота автомобиля изменяется вращением рулевого колеса (углом поворота передних колес).

Итак, ответ на вопрос, что такое поворот автомобиля – это изменение направления его движения, осуществляемое путем вращения рулевого колеса на некоторый угол в определенную сторону (влево или вправо) в процессе движения. Это не официальное определение, но оно вполне понятно для осмысления процесса движения автомобиля на повороте.

Силы, действующие на автомобиль в повороте

Машина остается управляемой, когда колеса имеют контакт с дорогой достаточный для того, чтобы колеса, цепляясь за дорогу, катились, а не скользили. С увеличением скорости этот контакт несколько ослабевает, и в зависимости от качества (состояния) дорожного покрытия может исчезнуть совсем. Это свойство заметно проявляется на скользкой поверхности дороги (песок, мокрая глина, дождь, слякоть, снег, гололед).

Автомобиль опирается на дорогу четырьмя колесами (для упрощения понимания действия сил рассмотрим легковой автомобиль). Сложная система подвески помогает преодолевать неровности дороги и обеспечивает водителю и пассажирам определенный комфорт, но важно понять, что сцепление с дорожным покрытием автомобилю обеспечивают только четыре пятна контакта его колес.

В состоянии покоя, когда автомобиль стоит на месте, вес автомобиля равномерно распределен по всем его колесам. Можно сказать, что вес равномерно «давит» на все четыре колеса автомобиля.

В момент начала движения (старта) и набора скорости (разгона) вес автомобиля перемещается назад. В момент замедления автомобиля (торможения, в т.ч. используя двигатель, или сброс газа) и его остановки, вес перемещается вперед. Этот механизм загрузки-разгрузки по осям описан в статье Осторожно скользкая дорога.

Когда автомобиль наберет скорость и движется прямолинейно на постоянной тяге (число оборотов двигателя остается неизменным), вес автомобиля почти равномерно распределяется по всем колесам. И если полотно дороги более-менее ровное и сцепление колес с дорожным полотном хорошее, тогда автомобиль на дороге устойчив и управляем – он легко слушается руля.

Но реальность такова, что дорога не всегда прямолинейна и не без изъянов. Приходится все время корректировать линию движение поворотом руля, как на прямой дороге, так и на ее изгибах.

Поворачивать приходится и на перекрестках, и на дорожных развязках, которые могут оказаться достаточно крутыми, и на естественных изгибах дороги. Вращение руля приходится использовать везде и в разных условиях: хотя бы для того чтобы выехать из двора (прилегающей территории), повернуть на дорогу, объехать яму и пр.

Что происходит с автомобилем, когда он поворачивает? Поскольку любой автомобиль имеет вес и обладает инерцией, то когда автомобиль приступает к повороту, его вес как бы продолжает двигаться по прямой, т.е. центр массы автомобиля стремится за пределы окружности поворота с силой, которую дает ему ускорение (чтоб было понятнее — скорость). Вектор силы направлен перпендикулярно радиусу поворота.

Это стремление «вырваться» за пределы дуги поворота тем сильнее, чем меньше радиус поворота (чем больше выкручен руль) и чем выше скорость автомобиля в повороте. Именно по этой причине скорость необходимо снизить еще до входа в поворот, а непосредственно дугу поворота необходимо пройти на постоянной (неизменной) скорости (на ровной «тяге»).

Последствия перемещения веса в процессе поворота автомобиля неминуемо сказываются на качестве сцепления колес с дорожным покрытием. Во время движения автомобиля в повороте происходит перераспределение его веса на каждом! из его четырех колес. Что это значит?

Это значит, что при повороте автомобиля сцепление с дорогой у всех колес неравномерное. Самым нагруженным колесом становится «внешнее» переднее колесо относительно дуги поворота. На правом повороте этим колесом становится переднее левое, а на левом повороте – переднее правое.

Соответственно, у этих колес на повороте будет самое сильное сцепление с дорожным полотном. У остальных колес сцепление с дорогой на поворотах в разной степени ослабевает. Этот процесс изменения качества сцепления происходит непрерывно с каждым поворотом рулевого колеса!

Автомобиль остается управляемым и слушается поворота руля только благодаря хорошему сцеплению колес с дорожным покрытием. Хорошее сцепление – это когда колеса автомобиля катятся и цепляются за дорогу, а не скользят. Причем, не важно, автомобиль движется в повороте или он едет по прямой дороге, и неважно, действие происходит летом на сухой дороге или зимой, во время гололеда.

Решающий фактор – скорость. Если автомобиль начинает терять сцепление с дорогой, значит его скорость в данных дорожных условиях высокая. Следовательно, нужно снизить скорость и не доводить ситуацию до критических обстоятельств.

Разница между особенностями движения на летней и зимней дороге состоит лишь в том, что на зимней скользкой дороге автомобиль потеряет сцепление с дорогой (заскользит) на значительно меньшей скорости, чем на летней сухой дороге при прочих равных условиях движения!

На одном и том же полотне дороги во время движения автомобиля на повороте его колеса заскользят быстрее, чем на прямолинейном движении. Чем выше скорость на дуге поворота, тем выше вероятность срыва колес в скольжение (и как следствие, это снос или занос). Это правило необходимо учитывать во время движения на скользкой дороге.

Перераспределение веса по колесам автомобиля происходит при каждом повороте руля, в том числе и при корректировке движения на прямой дороге. Поэтому руль всегда необходимо поворачивать плавно. Быстро, но плавно, не делая резких движений.

В таких ситуациях хорошую помощь оказывают электронные системы стабилизации, но не стоит полностью полагаться только на автомобильную электронику.

Электронные помощники, коими оснащаются современные машины, безусловно, очень сильно облегчают вождение. Они способны исправить многие ошибки водителя в технике управления автомобилем, и способствуют выходу из критических ситуаций, но лучше эти ситуации не допускать. Есть пределы, за которыми электроника бессильна.

Главный за рулем – это водитель, а электронный помощник – это всего лишь умный помощник в умелых руках.

В дополнение изложенному материалу предлагаю ознакомиться с содержанием следующих статей:

Автор: Сергей Довженко
Последняя редакция: 31.05.2020

Если есть желание поделиться прочитанным, ниже кнопки на выбор. Жмем, не стесняемся.

Правильное движение при поворотах

В прошлых статьях нашего цикла мы рассмотрели множество вопросов, связанных с движением автомобиля в поворотах – это и силы, действующие на колеса, и методы руления, и необходимость плавности движения. Теперь суммируем все эти знания и рассмотрим подробно действия водителя при прохождении поворотов.

Основные методы руления

Мы подробно рассматривали технику движений рук и определили два основных способа руления – простой и скоростной. В реальной жизни простой способ вам требуется в 90% случаев, т.к. в движении всегда, за исключением случаев заноса на скользкой дороге, требуется поворачивать руль медленно и на небольшие углы.

Крайне важно умело действовать рулевым колесом при прохождении поворотов, т.к. это львиная доля успеха. Технику простого способа руления мы знаем, однако не менее важно ее своевременное применение. Поворот руля простым способом подразумевает то, что руки водителя никогда не отрываются от обода рулевого колеса, последовательно проскальзывая по нему.

Как бы водитель ни старался, если в самом повороте он доворачивает рулевое колесо одной рукой (при одновременном проскальзывании другой руки), движения получаются ступенчатыми. Кроме того, одна рука из-за увеличенной нагрузки способна значительно меньше ощущать реакцию на руле (т.е. то, что происходит с передними колесами), чем две руки. Поэтому, желательно действовать таким образом, чтобы в середине поворота не было необходимости доворачивать руль, а можно было просто удерживать его двумя руками.

Для этого следует заранее, при подъезде к повороту, подхватить руль таким образом, чтобы осуществлять весь маневр двумя руками. Такой метод называется предварительным захватом.

Последовательность действий водителя на примере поворота направо

1. Двигаясь по прямой, вы удерживаете руль двумя руками, которые располагаются симметрично.
2. Подъезжая к повороту, вы заранее подхватываете руль для удобного выполнения маневра. В данном случае можно правую руку поднять повыше на ободе рулевого колеса, а левую – расположить пониже. В результате, вы подготовились еще до поворота и поворачиваете руль двумя руками, при этом в повороте ваши руки находятся в самых удобных позициях – на противоположных сторонах руля, каждая на своем секторе.
3. Соответственно, на пике поворота, когда усилия на руле максимальные, водителю легко удерживать рулевое колесо двумя руками, он тонко чувствует реакцию от колес и может точно дозировать усилия.
4. Начало возврата руля также происходит двумя руками.

Таким образом, фазу, когда руки проскальзывают по рулевому колесу можно считать подготовительной, а когда требуется выдерживать самое большое усилие, работают две руки одновременно. Если поворот очень крутой и требуется значительный поворот руля, можно сделать это за 2-3 предварительных захвата.

Грамотное руление в поворотах

Существует также второй важнейший аргумент в пользу предложенной тактики руления в поворотах. Вы уже знаете о том, что по мере увеличения угла поворота руля, увеличиваются боковые силы, действующие на автомобиль. Очень важно выработать такой способ проезда поворотов, при котором водитель поворачивает рулевое колесо на максимально необходимый угол в самом начале.

При этом, с самого начала водитель вызывает максимальные боковые усилия и, если вдруг он понимает то, что переборщил – автомобиль начинает скользить, не вписываясь в поворот, – это происходит в самом начале маневра, т.е. тогда, когда имеется еще достаточно места и времени для исправления ситуации.

В результате у водителя имеются возможности для контраварийных действий. Если же при проезде поворота водитель постепенно доворачивает руль все больше и больше, то он рискует перейти грань сцепления колес с дорогой в середине или на выходе из поворота – тогда автомобиль немедленно оказывается на встречной полосе или обочине и времени на исправление ситуации уже нет.

Таким образом, важно, чтобы при подъезде к повороту, вы с самого начала повернули руль на необходимый угол, направив автомобиль по желаемой дуге, и в середине поворота удерживали руль неподвижно с последующим плавным возвратом на выходе. Вы с самого начала вызываете максимальные боковые усилия, убеждаетесь, что все в порядке и автомобиль хорошо «держит» дорогу, и проезжаете поворот надежно и быстро по дуге одного радиуса. Метод предварительных захватов позволит вам:

• подхватить руль поудобнее, поворачивая его двумя руками;
• тонко ощутить надежность сцепления колес с дорогой;
• легко удерживать его в середине поворота, когда нагрузки максимальны;
• плавно вернуть руль на выходе из поворота.

Одна из наиболее распространенных ошибок

Многие водители любят выпускать рулевое колесо на выходе из поворота для его самопроизвольного возвращения. Это крайне опасно. Конструкция рулевого управления такова, что руль стремится вернуться назад. Но это сделано не для облегчения работы водителя, а для того, чтобы он ощущал обратную связь от колес.

Руль самопроизвольно никогда не возвращается на такой угол и с такой скоростью, которые нужны водителю, его самопроизвольное движение всегда вносит нестабильность в поведение автомобиля. Поэтому, сопротивляется рулевое колесо или помогает, водитель постоянно поддерживает руки в тонусе, сдерживает руль и вращает его самостоятельно с той скоростью, которая необходима ему в данной ситуации.

Жесткие боковые ускорения, которые возникают при резком самопроизвольном возврате руля, легко могут привести к заносу на скользкой дороге или на высокой скорости. И вообще, водителю следует привыкнуть к мысли о том, что без него в автомобиле ничего не происходит, ничего не двигается.

Важнейшие навыки грамотного водителя

Что еще необходимо для надежного и оптимального прохождения поворотов, так это взгляд вперед. Взгляд вперед на свой будущий путь. Требование с самого начала поставить автомобиль на необходимую дугу в повороте может быть выполнено только в том случае, если поворот заранее оценен водителем.

Кто-то начинает действовать рулем только тогда, когда дорожное полотно пошло в сторону (это может быть уже поздно) или возврат руля осуществляется тогда, когда перед автомобилем показалась прямая (резкий возврат).

При подъезде к повороту, следует смотреть не на его начало, и даже не на середину, а на его окончание. Только тогда водитель видит всю ситуацию в целом, он видит свой будущий путь, понимает к чему нужно готовиться, видит цель и может действовать спокойно, заранее и плавно. Если вы смотрите на середину поворота, то ваш путь до нее будет плавным и надежным. Но затем откроется вторая половина и вы можете столкнуться с необходимостью резкого изменения направления на выходе, а это, как уже говорилось, чревато неприятностями.

Поэтому, смотрите с самого начала на выход из поворота – тогда вы сможете пройти поворот одним оптимальным движением. Вы сможете заранее оценить поворот, его крутизну, выбрать оптимальную траекторию, понять, насколько требуется подхватить руль для необходимого поворота.

О выборе траектории в повороте мы поговорим в следующей статье, а пока приучайтесь просматривать повороты заранее и проезжать их не методом «попадания капотом в дорогу», а по некой кривой, которую вы заранее для себя определили. Выход из поворота является таким же полноценным поворотом, только в другую сторону – к нему также следует готовиться и начинать действия заранее.

Из вышесказанного следует то, что, если поворот «закрытый», т.е. нет возможности просмотреть его до конца заранее, начинайте движение по нему с заведомо малой скоростью. Таким образом, вы сохраняете возможность вносить изменения в случае появления такой необходимости. Быстро и уверенно можно пройти поворот только в случае его полной открытости для вас.

Заключение

Итак, соберем всю известную информацию и подытожим действия водителя при проезде поворота. При подъезде к повороту водитель:

• просматривает его заранее;
• снижает скорость до необходимого уровня и включает необходимую передачу;
• подхватывает руль поудобнее (заметьте, все это происходит на прямой до поворота);
• поворачивает рулевое колесо на необходимый угол, направляя автомобиль по желаемой траектории;
• проезжает поворот по дуге постоянного радиуса с ровной скоростью.

На выходе из поворота по мере возврата руля, а соответственно и уменьшения боковых сил, водитель может добавлять газ, плавно разгоняясь. Именно в таком стиле вы сможете проезжать повороты быстро и, главное, – надежно и безопасно.