renocar_unor



PROFIL UŽIVATELE

Grisoroad

Offline: 17.4.2023 Hlavní stránka sekce

Skupina: Registrovaný
Pohlaví: Muž
Věk: 55
Město: Brandýs nad
Lokalita: Praha-východ ...
Komentářů: 3x
Založil témat: 11x
Napsal příspěvků: 30x
Body komentářů: 18 / 7
ID uživatele: 170263
Registrace: 9.8.2012
Skype:Twitter: @grisoroad

Adresa profilu:http://grisoroad.motorkari.cz (Sdílet)


Mystérium stability motocyklu

Gyroskopy mě vždy fascinovaly a zvláště pak účinek gyroskopické síly na stabilitu motocyklu. Při detailnějším zkoumání jsem dospěl k jiným závěrům, než jaké jsem očekával.

Naše ulice nikdy nebyla zařazena mezi ty šťastné, které budou opraveny. Kdysi dávno to byla ulice dlážděná a dobově důležitá. Pozůstatky původní dlažby a obrubníků jsou postupně odkrývány přívalovými dešti, kdy se ulice dočasně mění v koryto řeky. Děti to milují, s deštníkem v ruce a holinkami staví přehrady. Projet autem hlubokými meandry bez škrtnutí podvozkem je skoro nemožné. Na motorce je to doslova noční můra. Objedu svět a na posledních sto metrech si rozbiju hubu? S Grisem lítám ze strany na stranu, stále se snažím najít optimální cestu. Letos přibylo Káčko, po koupi se obávám, jak tento poslední kousek cesty domů zvládnu. Ulice začíná příčným obrubníkem, ano opravdu je to tak, snažím se na něj najet co nejvíce kolmo. Hmota Káčka mě děsí. Přeskočím obrubník a čekám co bude, jak s tak krátkými řidítky projedu meandry? Káčko projede ulicí jak po neviditelné koleji. Ničemu nerozumím. Manipulace s Káčkem na místě a rozjezdy na křižovatkách, to není žádný med, ale když se rozjede, byť pomalu, jede hladce a hlavně rovně. Po několika dalších průjezdech naší ulicí jsem přesvědčen, že to není náhoda a začínám pátrat po nějakých hypotézách. Okamžitě se nabízí rozdílné uložení motoru, to musí být ono! Griso, jako všechny MotoGuzzi, má motor uložený podélně, zatímco Káčko napříč. Docházím k jedinému rozumnému závěru, stabilita Káčka je způsobena gyroskopickým efektem motoru. Motor Grisa se otáčí kolem podélné osy, tak se gyroskopický efekt při naklánění neprojeví. Nemyslím setrvačnou sílu motoru a jeho komponent, která Griso zhoupne ke straně při změnách otáček, ale síly způsobené rotací tělesa kolem osy, takový veliký setrvačník. Podle této úvahy, kdybych Griso postavil na zadní kolo a vytočil motor na neutrál, zůstalo by tak stát jako káča. Hledám oporu v odborné literatuře a pozvolna tak otevírám pandořinu skříňku. Čtu článek za článkem, diskuzní fóra a sleduji různá videa. Studuji jak fungují gyroskopy a stále nenacházím jednoznačnou odpověď. Když se něco objeví, je to vyvráceno jiným tvrzením. Původně jsem chtěl potvrdit tvrzení o účinku gyroskopického efektu motoru, ale najednou čtu o stabilitě bicyklu. Ukazuje se, že stabilita bicyklu vrtá hlavou lidem od jeho vynálezu v roce 1818. Na toto téma bylo napsáno nekonečně studií a mnohé z nich velmi zjednodušovaly podstatu stability až by se dalo říct, že jejich závěry nebyly správné. Bicykl bereme jako samozřejmost, dokonce na něm jezdíme bez držení. Jak je to možné a které fyzikální zákony to umožňují? Můžeme udělat jednoduchý pokus, roztlačme bicykl po rovině bez jezdce, nebo ho pošleme z kopce. Co se stane? Pojede rovně, dokud jede, nespadne. Teď to uděláme ještě jednou a až pojede, někdo do jedoucího bicyklu ze strany šťouchne. Co se stane? Spadne? Ne, bicykl sám vyrovná náklon a v postupných náklonech ze strany na stranu se vyrovná. Doporučuji vyzkoušet, je to neuvěřitelně magické. Podstata stability bicyklu je balancování těžiště střídáním směru. Nakloní-li se bicykl na stranu, přední kolo se otočí na stejnou stranu aby vyrovnalo těžiště. Po vyrovnání těžiště se kolo opět narovná, nebo nakloní na druhou stranu a jev se opakuje.To není až tak překvapivé, zajímavé ale je, že to funguje i bez jezdce. Jaké jsou to síly, které způsobí jízdní stabilitu bicyklu? Po mnohých zkoumáních byly identifikovány tři hlavní síly - gyroskopický efekt předního kola, pozice těžiště a geometrie přední vidlice (délka od osy otáčení vidlice a dotyku kola se silnicí). Zajímavé je, že jednotlivé síly můžeme eliminovat a bicykl bude stále stabilní, dokud alespoň jedna z těchto sil existuje. [b]Gyroskopický efekt[/b] byl dlouho považován za hlavní důvod stability bicyklu. Skutečně se na stabilitě podílí, ale jinak než bychom si mysleli. Původně se předpokládalo, že otáčející se kola stabilizují bicykl gyroskopickým efektem, udržují ho ve vzpřímené poloze. Jednoduchým pokusem je možné dokázat, že to tak není. Připevníme-li řidítka bicyklu tak,  aby s nimi nebylo možné otáčet a postrčíme bicykl vpřed, spadne stejně rychle, jako když stojí na místě. Zemská přitažlivost je neúprosná. Definice gyroskopické síly má zásadní omezení, funguje jen na volně se otáčejícím tělese, kterému je umožněna precese. Přiznám se, že jsem toto slovo v hodinách fyziky minul. Pomohu-li si wikipedií, precese je fyzikální jev, při němž se působením vnější dvojice sil mění orientace osy setrvačníku v prostoru. V našem případě tato pravidla splňuje jen přední kolo. [youtube]http://youtube.com/embed//4KlddP16uuU[/youtube] Abychom porozuměli jak tato síla funguje, potřebujeme si trochu pohrát s gyroskopem. Pěkná videa jsou [url=http://www.gyroscope.com/Gyroscopes/#]zde[/url]. Teď roztočme setrvačník v kleci tak, aby simuloval přední kolo. Držíme-li klec setrvačníku v ose otáčení, stejně jako vidlice bicyklu a nakloníme například vlevo, stejně jako na bicyklu, gyroskopická síla otočí setrvačníkem vlevo. V praxi se to projeví tak, že při naklonění bicyklu za jízdy vlevo i přední kolo se otočí vlevo. Kdyby přední kolo nezatočilo, bicykl by spadl. Otočením kola se vyrovná těžiště a bicykl tak sám udržuje rovnováhu. [b]Geometrie[/b] přední vidlice je klíčovou ingrediencí každého výrobce motocyklů. Podstatný je sklon - čím větší sklon, tím větší stabilita, ale těžší zatáčení. Ano to je důležité si uvědomit, potřebujeme i zatáčet a ne jen jezdit rovně. Majitelé chopperů by mohli vyprávět. Výrobce musí balancovat v oblasti použitelnosti, nestačí když to jede rovně, musí to jít hladce do zatáček a taky to do nich nesmí padat. Obrázek pro dokumentaci [url=http://en.wikipedia.org/wiki/File:TrailDIAG2.jpg]zde[/url] . Pro zajímavost, zkrácením vidlice o 10mm, se změní sklon o zhruba půl stupně. Důsledkem může být snížení stability při poklesu přední vidlice v důsledku aktivního brzdění. Poloha [b]těžiště[/b] je třetím základním faktorem ovlivňujícím stabilitu. Výška a pozice vzhledem k ose kol má zásadní význam. Na Cornelově universitě sestrojili model bicyklu, který eliminuje předchozí dvě stabilizační síly - gyroskopickou a geometrii přední vidlice. Sestrojili bicykl s malými lehkými koly, která otáčejí dalšími, stejně velkými koly v protisměru, aby byl gyroskopický efekt eliminován. Přední vidlice je umístěna přesně v ose jejího otáčení bez náklonu. Experimentováním s umístěním těžiště se podařilo vyvážit bicykl tak, že při roztlačení sám udržuje stabilitu jako v předchozích případech. Více informací a videa o projektu jsou [url=http://ruina.tam.cornell.edu/research/topics/bicycle_mechanics/stablebicycle/]zde[/url] . Víme, že každé kolo na kterém jsme jeli, má jiné vlastnosti. Někdy to jede samo a na některých je těžké udržet stabilitu. Když jsem učil syna jezdit na kole, takovém tom malém kolečku, stále to nešlo. Už jsem ztrácel trpělivost a jen tak ho posadil na vetší kolo, ze kterého sotva dosáhl na zem a jupí, začal šlapat a jel. Kdybych ještě našel to malé kolečko, co nás tak trápilo a poslal ho dolu z kopce samotné, myslím že by samo nejelo. Popsal jsem tři základní síly, které udržují stabilitu bicyklu a také samozřejmě motocyklu. Nezbývá než vytlačit z garáže Griso a poslat ho dolů cestou přes vyplavené meandry a sledovat co se stane. Nebo že bych zkusil pokus s Káčkem? A mám nastartovat motor, nebo na tom nezáleží? Dostávám se k původní otázce, proč to Káčko snáz projede rozbitou ulicí. Čtu spoustu dalších článků a diskuzí a překvapivě nenacházím jednoznačnou odpověď. V knize “Motorcycle design and Technology” od hlavního designéra sportovních motocyklů Aprilia Geatana Cocco je gyroskopickému efektu věnována celá kapitola. V knize se uvádí, že kliková hřídel a setrvačník motoru o objemu 600 ccm má přibližně stejnou hmotnost jako přední kolo. Poloměr otáčení je zjevně menší, ale zato otáčky zásadně vyšší a tak celkový vliv na stabilitu je závislý na otáčkách a ne na rychlosti. Gaetano doporučuje jednoduchý test na enduru s vysoko položeným těžištěm. Nejprve sjet náročný terén bez motoru a následně s motorem na neutrál a vysokými otáčkami. Mělo by být znatelné zvýšení stability a komplikovaný terén by měl být snáz sjízdný. Už myslím na svou rozervanou ulici, jak k radosti sousedů budu v neděli jezdit dolu v protisměru s vytočeným motorem. Další test, podstatně jednoduší je možné provést na místě. Stačí nastartovat a ve vysokých otáčkách na neutrál pohupovat motorkou ze strany na stranu. Je-li tvrzení vrchního designéra Aprilie pravdivé, Káčko by měl udržovat gyroskopický efekt ve vzpřímené poloze, zatímco na Griso by neměl mít vliv. Rozvedeme-li Gaetanovu teorii dál, můžeme gyroskopickému efektu motoru přisoudit lehkost Grisa v zatáčkách. Tam kde musím Káčko lámat do zatáček, Griso působí velmi lehce a snadno se zatáčí. Mohli bychom dokonce Grisu přisoudit lepší předozadní stabilitu, předpokládaje, že gyroskopická síla podélně se otáčejícího motoru drží Grsio vodorovně a pomáhá eliminovat nerovnosti vozovky. Příčně uložený motor Káčka naopak pomáhá udržet přímou jízdu, ale nijak nepomůže když vletíme do díry, nakonec na to máme na motorce jiné mechanizmy. Zdá se však, že to nebude až tak jednoduché. V následujícím [url=http://www.msgroup.org/forums/mtt/topic.asp?TOPIC_ID=7980]fóru[/url] je komentována kniha od James R, Davise, který stejně jako Gaetano Cocco tvrdí, že gyroskopický efekt otáčejícího se motoru má zásadní vliv na stabilitu. Argument je, že gyroskopický efekt je měřitelný tehdy a jen tehdy když je ose otáčení umožněná precese, závaží gyroskopu se volně otáčí a není nijak vázáno na zbytek soustavy. S tohoto hlediska otáčející se motor nemá žádný vliv na stabilitu. Podíváme-li se však důsledně na text od Geatana Cocco, píše: “.[i]..zařaďte neutrál a sjíždějte z kopce při udržování vysokých otáček...[/i]”. Nabízí se tedy otázka, zda motor volně se otáčející na neutrál, nebo s vymáčknutou spojkou generuje gyroskopickou sílu a zlepšuje stabilitu při pomalé jízdě? Je to pro mě stále záhada, jediné co vím zcela jistě je, že s Grisem je naše ulice hůře sjízdná, než s Káčkem. Nakonec to může být konstrukcí motocyklu a gyroskopický efekt se až tak neprosadí. Láká mě si pořídit pár gyroskopů a provést nějaká měření.

Jak se Vám líbil tento článek?

Hodnocení (12x):

Vložení komentáře

Pokud chcete vložit komentář, tak se registrujte a přihlaste.
Komentáře k článku
Jarin1 napsal 14.07.2017 v 13:07

Chlape tys mě dostal Úžasný čtení a navíc je to napínavý. Máš talent na psaní vědeckých témat populární formou. Super.

penal1 napsal 17.08.2015 v 07:50

ve 30tých letech se vyráběl horský typ jawy 250 speciál s přídavným setrvačníkem...aby motor rychle neztrácel otáčky při jízdě do kopce...bylo by zajímavý porovnat jízdní vlastnosti v terénu se setrvačníkem i bez...

dzonnek napsal 22.09.2014 v 23:10

Mam jen dotaz coze je to za stroj to K acko? Nevim co si mam pod nim predstavit. Diky moc a ahoj

Koštěbuch napsal 01.08.2013 v 07:22

Nemohu již jinak než souhlasit s dalilou. Výbornej článek

dalila napsal 29.07.2013 v 12:31

Ahoj a děkuji za vynikající počtení. Působení gyroskopických sil je obrovsky rozsáhlá disciplína. Snažím se ji také pochopit,ale tak fundovaného a disciplinovaného přístupu nebudu nikdy schopen.
Taky jsem rád,že zde nemusím číst slinty nějakého blba o jeho vybrakovaném výfuku...

Fandím Ti,
David

fidlimydli napsal 26.07.2013 v 23:18

Nic neměř,není na tom nic mysteriózního , ale přečti si technická data a uvidíš, že Griso má úhel hlavy 64st, což se blíží supersportům a K má 60,4st, což se blíží cruiserům a to je dost velký rozdíl. Jak se tím pádem motorky budou chovat jsi si sám odpověděl v článku. Gyroskopický efekt je malý díky malému poloměru otáčení a minimálních hmotách na obvodu klikovky. Navíc by pro maximální funkci musel být rotující díl umístěn co nejblíže ose vyklánění motocyklu a ta je na zemi. Čím je dále osa rotace gyroskopu (zde klikovky) od osy změny směru (zde náklon motocyklu) tím účinnost výrazně klesá, protože se při vyklánění klikovka pohybuje vůči zemi po kružnici a ne kolmo k ose otáčení.


TOPlist