|
Har du kjørt slik at du har fått en skrens? Har du tenkt
over hvilke krefter og motkrefter som gjør at du holder deg på
veien i en sving?
La oss vente noe med beregning av en sikker fart i en sving
på Vindhella som vist på bildet øverst og i stedet starte med
en sving på en horisontal vei.
Horisontal vei
Dersom du kjører med farten V (m/s) gjennom en kurve med
radius R (m) vil du påvirkes av en akselerasjon mot sentrum av
kurven på:
a = V*V/R (m/s2) Denne akselerasjon betinger en kraft
rettet mot senter for bevegelsen på K = P*a/g (kg). Her er P
vekten av bilen og g = 9,81 m/s2 som er tyngdens akselerasjon.
For sleggekasteren er det snora fra kula til kasteren som gir
den nødvendige kraften mot senter. Bilen din har ingen snor,
men det er en friksjon mot veien. Denne friksjonskraften er
maksimalt lik Kf = μ * P (kg)
Idet en skrens oppstår er sentrifugalkraften K > Kf. eller
V*V*P/R/g > μ * P eller V > ROT(μ * R * g)
m/s
Vei med dosering
Dersom veien er riktig konstruert vil den ha en dosering i
svingene. Her angis doseringen i form av en doseringsvinkel
β. Denne vinkel vil normalt være positiv ved at veien er
høyere ytterst i svingen. Doseringsvinkelen kan imidlertid
også være negativ dersom de ytterste bilhjulene har kommet ut
på veiens skulder og veiskulderen heller nedover.
Bakketopp
En problemstilling er når veien svinger, men hva om den
samtidig har en kurvatur i form av en bakketopp eller bakke
dump i tillegg? Når en av Solberg-brødrene kjører bilrally som
vist på bildet til høyre, har han ikke bakkekontakt overhode
der han passerer en bakketopp. Hvilken svingeradius til høyre
eller venstre vil han da greie? Dere tar selvfølgelig poenget.
Han greier ikke å svinge overhode så lenge han svever over
veien uten noen veikontakt.
Hva så med deg når du kjører i en sving som samtidig er en
bakketopp? Kurvaturen over bakketoppen vil gjøre at bilen får
en sentrifugalkraft som forsøker å løfte bilen samtidig som
den skal svinge. Dette gir mindre friksjonskraft mellom
dekkene og veien. Resultatet er at bilen kommer i skrens ved
en mindre fart enn om veien ikke hadde hatt en bakketopp.
Bremsing kan gi en skrens
Dersom bilen kjører i en kurve og har en hastighet som
nærmer seg den som gir skrens, vil det kunne være mange som
forsøker å bremse. Hva vil det bety for faren for en skrens?
V < ROT(g/(((b+1)*cosβ-μ*sinβ)/(μ*cosβ+(b+1)*sinβ)/Rs+1/Rb))
(m/sek)
Her er:
Tyngdens akselerasjon: g = 9,81 (m/s2)
Doseringsvinkel: β (+ eller -)
Friksjonskoeffisient: μ (-)
Svingeradius i horisontalplanet: Rs (m) (> 0)
Krumning på bakketopp i form av radius: Rb (m) (+ eller -)
Bremsegrad: b (-) (b =0 når det ikke bremses)
Nå kan bildet være enda mer komplisert. Dette kan være ved
at doseringen er forskjellig for hjulene på høyre side av
bilene i forhold til venstre side. Tilsvarende kan
friksjonskoeffisienten være forskjellig for høyre og venstre
hjul. Dette er særlig aktuelt ved tørr asfalt og løs grus
ytterst på veiskulder.
En annen uregelmessighet kan være at veien ikke er jevn,
men har en dump. Det kan føre til at en skrens innledes og når
det først er startet kan det være vanskelig å stoppe.
Nå er det mange biler som har innebygget et system for
antiskrens. Dette hjelper til slik at dersom et hjul begynner
å gli, overføres kraften mot de andre hjulene slik at den
ukontrollerte bevegelsen ikke starter. Dette reduserer faren
for en skrens, men det er ikke mulig å unngå en skrens dersom
hastigheten klart er for stor i forhold til forholdene. Selv
med antiskrensutstyr kan det derfor oppstå en skrens og dette
unngås kun ved at hastigheten er mindre enn kritisk
skrens-fart for den bilen som benyttes i relasjon til veien,
slik den konkret er.
Konklusjonen av dette er at det er viktig å bremse før
kurven slik at farten ikke er for høy i det en kjører inn i
svingen. En kraftig oppbermsing i selve svingen
kan være det som får bilen til å gå inn i en skrens.
Tilsvarende vil en akselerasjon ved å gi gass kunne være det
som utløser en skrens.
Kjøring i en vertikal loop eller
"fly" over en bakketopp
Nå kan en benytte samme formel til å beregne hvor stor
hastighet en må ha over en bakketopp for at bilen skal lette
uten bakkekontakt. Dette er vist på diagrammet nedenfor.
Hastigheten må være større enn vist ved den røde kurve.
Dersom vi snur problemstillingen og lar bilen gå i en
innvendig stor sylinder vil den gå i en loop. Kraften mot
veggen idet bilen passerer høyeste punkt må være positiv slik
at bilen ikke faller ned. Farten må da være større enn vist på
diagrammet nedenfor.
Til topp på side |
