Anonim

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Alle Fahrzeuge zeigen Instabilitäten. Auf einem Flug nach Minneapolis in den 1980er Jahren schaute ich aus dem Fenster, um die Flügelspitze der 737 zu sehen, die eine stetige ovale Umlaufbahn beschreibt. Offensichtlich war der Gierdämpfer des Flugzeugs nicht richtig eingestellt. Wenn ein Flugzeug mit gekehrten Flügeln nach links giert, wird sein linker Flügel effektiv kürzer und sein rechter Flügel länger, was ein Rollen nach links verursacht und zu einer Schwingung führt, die als "holländisches Rollen" bekannt ist. Wenn sich ein Tief-V-Bootsrumpf schneller bewegt und schneller über das Wasser ragen seine Chinesen (rechter und linker Rand) aus dem Wasser. Da die Wasseroberfläche nicht perfekt glatt ist, beginnt eine Schwingung, die als „Chine Walk“ bezeichnet wird. Das Boot beginnt rollend zu schwingen und berührt abwechselnd mit den Maschinen das Wasser. Wenn es möglich ist, sich aufzubauen, kann sich der Chine Walk abrupt in einen Chine graben, was dazu führt, dass der Rumpf in die entgegengesetzte Richtung schießt und möglicherweise umkippt.

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Ein Hauptziel bei der Entwicklung von Kampfflugzeugen war eine schnelle Reaktion der Steuerung, aber je schneller die Reaktion erfolgt, desto weniger Stabilität bleibt erhalten. Um dies zu bewältigen, wurden künstliche Stabilitätssysteme entwickelt, die in der Lage sind, die erforderlichen extrem schnellen Korrekturen vorzunehmen, die weit über die menschlichen Fähigkeiten hinausgehen. Das Ergebnis ist eine extrem schnelle Reaktion auf Manöver, jedoch auf Kosten des Transports dreigliedriger künstlicher Stabilitätssysteme. Sollte die künstliche Stabilität bei der nächsten kleinen Störung des Luftstroms versagen, kann das Flugzeug wie ein nach hinten geschossener Pfeil Ende für Ende umdrehen.

Als ich 1981 zum ersten Mal professionelle Rennfahrer auf 16-Zoll-Rädern sah, bemerkte ich, dass das Vorderrad bei jeder Störung einen kurzen heftigen Schauer zeigte. Fahrräder mit der alternativen Radgröße von damals, 18 Zoll, waren sichtbar stabiler - keine Wackelbewegungen. Einige Fahrer hatten sich an die 16er angepasst und andere kehrten in die 18er zurück. Das Ergebnis war die Ära der 16, 5-Zoll-Räder, gefolgt von der heutigen 17-Zoll-Kompromissorthodoxie.

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Der 1986er Honda VFR750F war ab Werk mit einem 16-Zoll-Vorderrad ausgestattet. Fred Merkel (abgebildet) gewann in diesem Jahr den AMA Superbike-Titel, den ersten von drei Titeln für den vollverkleideten V-4. Mit freundlicher Genehmigung von Honda

Als die neue Viertakt-MotoGP-Klasse im Jahr 2002 startete, war ein neuartiger Effekt das recht große Motorbremsmoment seiner 990-cm3-Motoren. Dies führte durch Ziehen oder Hüpfen des Hinterreifens beim Bremsen zu ungewollten Kurvenrutschen, die aussahen, als würde der Fahrer das Fahrrad mit einer Hinterrad-Daumenbremse lenken. Während des Geradeausbremsens kann der resultierende Mangel an Hinterraddämpfung (ein Reifen, dem das Gleiten egal ist, in welche Richtung er zeigt) zu einer Pendelbewegung führen, die sich schneller aufbaut, als ein Fahrer reagieren könnte. Dies war der Beginn der modernen Sorge um die Bremsstabilität, die zur Entwicklung von "Gas-Kickern" führte, um die Motorbremsung zusammen mit Rutschkupplungen und nahtlosen Schaltgetrieben aufzuheben.

Fahrer von großen Tourenrädern haben manchmal bemerkt, dass das Abnehmen der Hände vom Lenker (vielleicht um Handschuhknipse zu machen) bei einer Geschwindigkeit von 35 bis 40 Meilen pro Stunde ein sehr schnelles Kopfschütteln hervorrufen kann, das zum Glück verschwindet, sobald ihre Hände die Lenker wieder greifen. Andere Fahrer haben sich gefragt, warum manche Motorräder ein Schild tragen, das die Verwendung anderer Reifen als eines bestimmten Typs verbietet. Andere haben bereits bemerkt, dass das Fahren mit einer großen Last auf einem hinteren Gepäckträger mit einer beunruhigenden Seitwärtsbewegung bei hoher Geschwindigkeit verbunden sein kann.

Ein erster Schritt für alle Motorradfahrer war im Allgemeinen das Erlernen des Fahrradfahrens. Ich schleppte meinen schweren, fetten Schwinn wiederholt auf einen grasbewachsenen Abhang, stieg ein und fühlte immer wieder die Schwerkraft, die mich auf einen Kurs zu einem weiteren Absturz zog. Endlich hab ich es. Ich musste die Räder ständig lenken, um sie unter der Masse von mir und dem Fahrrad zentriert zu halten. Dieses Umfallen ist die erste der drei Instabilitätsformen, die von Fahrrädern und Motorrädern angezeigt werden können und wird als "Umkippmodus" bezeichnet.

Fahrräder und Motorräder sind ein Paar Lenkräder, die an einem gemeinsamen Drehpunkt, dem Lenkkopf, verbunden sind. Der vordere Nachlauf ist ziemlich kurz; Bei einem Motorrad folgt die Mitte des Fußabdrucks des Vorderreifens der Projektion der Lenkachse auf die Straße um ungefähr 4 Zoll. Der hintere Nachlauf ist viel länger, Fuß statt Zoll. Wie wir jedes Mal sehen können, wenn wir einen Supermarktwagen schieben, können die Rollen oszillieren, wobei das Lenkrad schnell von einer Seite zur anderen schwingt. Motorradingenieure bezeichnen die Schwingung der vorderen Rolle als "Wackeln" und die Schwingung der hinteren Rolle als "Weben".

Der kurze vordere Nachlauf eines Motorrades schwingt sehr schnell, typischerweise mit acht bis 10 Zyklen pro Sekunde. Ein Standardtest für die Kontrollstabilität in Flugzeugen war der „Knüppelimpuls“, um dem Kontrollknüppel einen Schlag entweder in Roll- (Querruderausschlag) oder Nick- (Höhenruderausschlag) Richtung zu geben. Professionelle Motorrad-Tester machen etwas sehr Ähnliches. Mit den Händen von der Stange lassen sie einen dumpfen Schlag zu. Ein hochstabiles Fahrrad reagiert mit einer schnellen Selbstzentrierung und nahezu ohne wahrnehmbare Schwingung. Ein weniger stabiles Fahrrad reagiert mit einem Wackeln, das schnell verschwindet. Ein Fahrrad mit geringer Stabilität kann im Steady-State-Modus wackeln, und der schlimmste Fall ist ein Wackeln, das unbegrenzt zunimmt (Ingenieure bezeichnen eine solche plötzliche Zunahme als „Divergenz“).

Das Wackeln wird im Allgemeinen leicht durch die Hände auf den Stangen oder durch einen Lenkungsdämpfer gedämpft. Die natürliche Dämpfung des Wobble-Modus nimmt nach ungefähr 40 Meilen pro Stunde zu. Die Stabilität gegen Wackeln wird erhöht, indem die gelenkte Masse (Vorderrad, Bremse, Gabel plus zusätzliche Last) verringert wird. Bimotas nabengesteuerter Tesi hat zum Beispiel eine sehr leicht gelenkte Masse (nur Bremse und Rad; keine konventionelle Gabel) und ist weniger wackelanfällig, weil er weniger Masse hat, um Schwingungsenergie zu speichern.

Das Weben erfolgt im Bereich von zwei bis drei Zyklen pro Sekunde und ist gerade langsam genug, um den gelegentlichen Fahrer dazu zu verleiten, das Gefühl zu haben, dass er / sie aus ihm ausweichen kann. Das Weben ist für den Fahrer gefährlich, weil die Dämpfung mit der Fahrgeschwindigkeit abnimmt und weil es von einem Lenkungsdämpfer nicht wirksam gesteuert wird.

Das Weben wurde mit Umständen in Verbindung gebracht, wie z. B. einer starken Belastung des Hecks oder mit flexiblen Lasten, wie z. B. schweren Polizeifunkgeräten aus alter Zeit auf flexiblen Gestellen oder mit losen Drehzapfen (Rad, Schwinge, Lenkkopf). Als ein Kunde im Autohaus, in dem ich einst ein Partner war, eine „Probefahrt mit 120 Meilen pro Stunde“ für sein Fahrrad mit umfangreicher Campingausrüstung verlangte, die auf eine Sissy Bar der 1970er Jahre geladen war, lehnten wir ab! Sie werden feststellen, dass europäische Motorradfahrer dazu neigen, ihre Ausrüstung auf einen Tankständer zu laden. Dies liegt daran, dass die europäischen Geschwindigkeitsbegrenzungen hoch waren.

Die Hauptquelle für Fahrwerksdämpfung bei einem Motorrad sind die Reifenabdrücke. Das Aufpumpen von Reifen über den empfohlenen Druckbereich hinaus kann daher die Stabilität verringern, indem die Reifenaufstandsfläche verringert wird.

Serienmotorräder sind sorgfältig konstruiert, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten, ebenso wie Boote, Flugzeuge und andere Fahrzeuge. In einigen Fällen wurde festgestellt, dass bestimmte Motorräder auf bestimmten Reifen am stabilsten sind. Aus diesem Grund wurden sie nur für den Betrieb auf diesen Reifen ausgeschildert. Die Reifen nutzen sich ab und die Zapfen können sich lösen. Daher ist es für die Stabilität wichtig, dass die Motorräder gut gewartet werden.

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