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.

Управление автомобилем. Часть 7. Выполнение поворота

Последнее обновление: 04.10.2020
12 комментариев

• Управление автомобилем. Часть 1. Посадка
• Управление автомобилем. Часть 2. Руление
• Управление автомобилем. Часть 3. Педали
• Управление автомобилем. Часть 4. Как трогаться с места
• Управление автомобилем. Часть 5. Разгон
• Управление автомобилем. Часть 6. Замедление и остановка
• Управление автомобилем. Часть 7. Выполнение поворота
• Управление автомобилем. Часть 8. Движение задним ходом
• Управление автомобилем. Часть 9. Парковка

Основы управления автомобилем

Выполнение поворота, а точнее, техника выполнения поворота автомобиля — это следующий элемент основ управления автомобилем после движения «прямо».

После того, как будет освоена техника трогаться с места и вы поедете, самым трудным, сначала, будет удержание автомобиля на прямой. На реальной дороге – это движение по полосе, между линиями дорожной разметки таким образом, чтобы не наезжать на эту разметку.

Рекомендую ознакомиться с материалом статьи Как научиться ездить ровно.

Но прямолинейное движение – это только полдела. Еще предстоит научиться правильно поворачивать автомобиль в движении. Правильно – это значит быстро, точно и безопасно. Перед тем, как выезжать на реальную дорогу, есть смысл освоить технику поворотов на специализированной площадке (на автодроме, на территории автошколы).

Выполнение любого поворота можно условно разделить на четыре этапа:

1. Приближение автомобиля к повороту – движение по прямой;
2. Вход автомобиля в поворот – поворот руля;
3. Движение автомобиля по дуге;
4. Выход автомобиля из поворота – возврат руля, распрямление траектории.

Далее опять следует прямолинейное, либо относительно прямолинейное движение, либо следующий поворот, который также включает в себя приведенные выше четыре этапа.

Чтобы выполнить эти четыре пункта технично и безопасно нужно согласовать в одно целое скорость автомобиля, режим работы двигателя и траекторию движения автомобиля. Теперь о каждом из этих факторов поподробнее.

Скорость автомобиля в повороте.

В проезде городских перекрестков скорость перемещения диктуется правилами дорожного движения и конкретными обстоятельствами на дороге, такими как крутизна поворота, состояние дорожного покрытия, наличие других автомобилей, пешеходов и пр.

Поэтому, нельзя однозначно ответить на вопрос, какое значение скорости должно быть в повороте, чтобы проехать поворот безопасно. К тому же существует много разновидностей поворотов дороги, когда она (дорога) меняет свое направление (в том числе и на дорожных развязках).

Для таких ситуаций есть одно общее правило, применимое к абсолютно любым поворотам – перед поворотом необходимо замедлить автомобиль (сбросить скорость), а по дуге поворота двигаться с постоянной скоростью. Для чего это нужно?

Замедлить автомобиль в повороте не всегда удается быстро и безопасно. А на скользкой дороге торможение или ускорение в повороте могут привести к проскальзыванию колес, а затем к сносу или заносу. Поэтому необходимо снижать скорость еще на приближении к повороту, на прямой дороге, а дугу поворота пройти на постоянной скорости.

Траектория поворота автомобиля

Другим важным условием безопасности прохождения поворота является движение автомобиля по правильной траектория поворота. Правильная (с точки зрения вашей безопасности) траектория прохождения поворота это такая, когда она выполняется в пределах полосы движения без лишних манипуляций рулевым колесом.

Другими словами, поворачиваем руль один раз на входе в поворот, проходим дугу поворота и возвращаем руль в прямолинейное движение на выходе. На первый взгляд, это может показаться сложным, но к этому нужно стремиться.

Поворот руля нужно рассчитывать так, чтобы не выскочить на встречную полосу, и чтобы не пришлось позднее доворачивать руль на нужную траекторию движения. Такие «довороты» рулевым колесом на скользком покрытии (снег, лед, песок, глина) могут привести к скольжению колес. Безопасными вариантами считаются траектории поворота с постоянным радиусом и максимальным радиусом поворота автомобиля.

Эти две траектории движения на повороте похожи: в первом случае водитель ведет машину по осевой линии своей полосы движения, а во втором случае водитель использует для маневра всю свою полосу.

Траектория с большим радиусом считается самой безопасной и в то же время самой «быстрой» траекторией поворота, но требует от водителя наиболее точного расчета. Уверенность приходит с опытом, а в начале автомобильной практики целесообразно использовать траекторию поворота с постоянным радиусом посередине полосы движения. Разумеется, если состояние дорожного покрытия это позволяет.

Состояние дорожного покрытия очень часто далеко от идеального. Попадание колеса в яму на дороге, либо встреча с другой неровностью, вызывает далеко не приятные ощущения.

Как же быть с такими неровностями на повороте? Разумеется, объезжать. Только в этом случае спешить не нужно. Следующий совет поможет проехать дорожную неровность в повороте «безболезненно» для подвески автомобиля.

В случае появления неровности в повороте на пути внешнего переднего колеса, желательно спрямить траекторию, и переехать неровность на «прямых» колесах, после чего продолжить движение по дуге. Дело в том, что во время поворота внешнее переднее колесо нагружено сильнее остальных, и когда оно попадает на неровность, подвеска получает хороший удар.

А если попытаться на дуге объехать неровность, то траектория как бы «ломается». На скользкой дороге это может привести к скольжению колес, и может закончиться потерей управления. Подробнее об этом явлении — в статье Как автомобиль поворачивает.

Необходимо стараться строить траекторию поворота машины так, чтобы неровность дороги попадала только под внутреннее (разгруженное) переднее колесо. В этом случае можно будет проехать неровность по дуге, не меняя траектории.

В дополнение к вышеизложенному рекомендую прочесть статью Как проезжать дорожные неровности.

Теперь другой вопрос – куда смотреть во время выполнения поворота? Во время движения автомобиля взгляд нужно фокусировать на том участке, или в той точке дороги, где мы хотим оказаться. На прямой дороге нужно смотреть как можно дальше по направлению движения. Автомобиль приближается к этой точке и мы снова перебрасываем взгляд вперед по движению. Таким образом, мы как бы сканируем дорогу впереди машины.

В процессе поворота автомобиля нужно смотреть на точку выхода (если поворот полностью просматривается). В тот момент, когда мы поворачиваем руль (это происходит на точке входа в поворот), глаза уже должны смотреть туда, где мы будем поворачивать руль обратно. Сначала будет непривычно, но этому необходимо научиться.

Взгляд должен скользить по дороге вместе с машиной, но на некотором расстоянии впереди ее. Если мы не видим точку выхода (поворот не просматривается), например, могут мешать деревья, строения, изменение плоскости дороги, то целесообразно будет сбавить скорость, только это необходимо сделать до точки входа в поворот.

Наибольшей устойчивостью на дуге поворота автомобиль обладает при движении с постоянным «газом». Это справедливо для автомобиля с любым типом привода. При этом всегда следует быть готовым к контраварийным действиям, которые почти всегда сопровождаются или сбросом газа, или ускорением на выходе из поворота.

Двигатель автомобиля (это обсуждалось в статье «Разгон») хорошо реагирует на сброс и ускорение только в режиме максимального крутящего момента (МКМ). Поэтому в повороте безопаснее всего двигаться в режиме МКМ, т.е. на низшей передаче.

Чего нельзя делать в движении на повороте.

Во-первых, во время движения автомобиля на повороте нельзя дергать руль. Это может привести к смещению с курса. Резкое изменение траектории движения автомобиля на скользкой дороге приведет к заносу, а на дуге поворота – это стопроцентный занос.

Во-вторых, при движении автомобиля на дуге поворота нельзя ощутимо тормозить, т.е. нажимать педаль тормоза. Допустимо лишь очень легкое подтормаживание, и то не всегда. Торможение на скользкой дороге очень легко может заблокировать колеса, и машина станет неуправляемой.

Если автомобиль оснащен системой АБС, то колеса, в таком случае не заблокируются, но что произойдет при резком торможении на дуге? — Вариантов всего два: или увеличится тормозной путь, или траектория поворота распрямится и можно легко оказаться или на соседней полосе, или за пределами дороги. Поэтому тормозить в повороте нельзя.

В-третьих, переключать передачи в повороте очень нежелательно (касается автомобилей с механической КПП). Неаккуратное переключение передачи также может вызвать рывок машины, что на скользкой дороге обязательно приведет к скольжению колес.

Категорически не рекомендуется проходить поворот накатом, т.е. на выключенной (нейтральной) передаче. Ведущие колеса должны всегда быть под ровной тягой, как было сказано выше, движение автомобиля на поворотах должно проходить на постоянном газу.

Объединив все эти правила в одно целое, можно составить примерную тактику прохождения поворота.

1. Подъезжая к повороту плавно нажимаем педаль тормоза – замедляем автомобиль и плавно переключаемся на низшую передачу (для этого, отпуская педаль сцепления (после переключения), чтобы не получилось рывка, целесообразно кратковременно задерживать ее в точке схватывания).
2. Подъехав к месту поворота, направляем автомобиль на дугу вдоль полосы движения. Руль поворачиваем двумя руками, используем технику перехвата или технику предварительного захвата руля. На дуге поворота стараемся держать постоянную скорость. Не забываем про направление взгляда.
3. На выходе из поворота возвращаем руль обратно двумя руками (отпускать руль для возврата в прямолинейное движение категорически запрещается) и одновременно плавно увеличиваем подачу «газа». После выхода на прямую, продолжаем разгон и переключаемся на высшую передачу.

Почему запрещается отпускать руль на выходе их поворота. Понятно, что запретить это никто не может, но делать этого крайне не рекомендуется. Потому что в таком случае вы можете потерять собственный контроль над управлением.

На выходе из поворота передние колеса стремятся вернуться в положение «прямо». Создается ощущение, что если отпустить руль, то автомобиль быстрее выравняется на дороге. Это действительно так, но дорога имеет неровности (ямка, кочка, колея и пр.), которые естественным образом влияют на бесконтрольное качение колес.

Если отпустить руль, то, мягко говоря, автомобиль с легкостью может поехать «не туда». А пока вы будете «ловить» руль, то успеете с кем-нибудь столкнуться.

Когда вы держите руль, вы на уровне ощущения понимаете куда едет автомобиль, как повернуты передние колеса, и всегда готовы, при необходимости, подправить направление движения. Собственно, это и происходит, когда вы рулите, т.е. держите руль.

Отпускание рулевого колеса на машинах без механизма усилителя руля чревато резким отклонением с «маршрута». Состояние дороги, погода, время года и прочие факторы, этот эффект отклонения усиливают. А на скользкой дороге и вовсе автомобиль может себя повести непредсказуемо.

Возможные результат подобной непредсказуемости — потеря управления. Пусть, даже, на короткое время, но этого вполне может быть достаточным для ДТП. Вот, поэтому, отпускать рулевое колесо крайне не рекомендуется. Разумеется, каждый поворот индивидуален и, к тому же, может быть осложнен дорожной обстановкой. Поэтому предложенный вариант является лишь общей схемой прохождения поворота.

Ну а что касается обширной темы поворотов на перекрестках, она рассмотрена в разделе «Вождение автомобиля» и в сериях статей «Проезд перекрестков» и «Проезд перекрестков-2». Но перед тем как приступить к изучению выполнения поворотов на перекрестке, есть смысл ознакомиться с физикой поворота, она дана в статье Как автомобиль поворачивает, и с термином динамические габариты автомобиля.

Автор: Сергей Довженко
Последняя редакция: 04.10.2020

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