24.12.2018. Autor: Željko Marušić

Abeceda dinamike vozila (1): Što se događa u 3 glavne osi (x, y, z), početak važnog serijala

Uzdužna dinamika (x) proučava otpore vožnje, temeljne performanse i kočenje, poprečna dinamika (y) analizira bočne sile i kretanje u zavoju, a vertikalna (z) proučava oscilacije vozila uslijed vertikalnih opterećenja te njihov utjecaj na udobnost

Statistička analiza nesreća u cestovnom prometu pokazuje da je njihov najveći broj prouzročen ljudskim faktorom. Uzrok je najčešće u pogrešnoj procjeni prometne situacije i neodgovarajućoj reakciji vozača, a i jedno i drugo povezano je s neprilagođenom brzinom. 

Tada, u pravilu, dolazi do znatnijeg bočnog klizanja (side slip), izazvanog prelaskom iznosa sila uzdužnog i bočnog prianjanja gume na asfalt, uslijed deformacija gaznog sloja gume i dinamičkih značajki kohezijskog i adhezijskog trenja između gume i asfalta.

Automobil prestaje slijediti željenu putanju, gubi dinamičku stabilnost, odnosno počinje se opasno bočno zanositi, što lako prelazi u 'spiralu smrti', koja završava izlijetanjem s prometnice i/ili prevrtanjem vozila, često i tragičnim udarom u masivan objekt uz cestu, zid, stup, stablo, mostić... 

U kritičnom trenutku nastaje situacija u kojoj se  vozači teško snalaze, pogotovo ako nisu prošli poseban tečaj sigurne vožnje ili nemaju posebne vještine upravljanja, jer se automobil počinje ponašati neuobičajeno. To se posebice odnosi na automobile s lošim gumama i bez sustava za povećanje dinamičke stabilnosti.

Važno je spriječiti nastanak dinamički nestabilne situacije, jer kad do nje dođe, a automobil je teško dovesti u dinamičko stanje. Zbog toga se kontinuirano provode sustavna istraživanja u svrhu poboljšanja dinamičke stabilnosti, pod djelovanjem poremećajne vanjske sile, pri vožnji u zavoju...


Dinamičke značajke na suhom i, posebice, vlažnom asfaltu ispituju se specijalnim testovima, a najvažniji je 'test izbjegavanja losa', što je poznata sintagma za Double-lane-change Maneuver Test (test manevra dvostruke izmjene trake), standardiziranom po ISO 3888

Kako bismo objasnili sva bitna zbivanja, počinjemo sa serijalom 'Abeceda dinamike vozila'. U prvom ćemo dijelu objasniti temeljna zbivanja u tri temeljne osi, uzdužnoj (x), poprečnoj (y) i vertikalnoj (z), čije je ishodište u težištu.  Važnost takvog sustavnog pristupa ogleda se u činjenici da se po top principu dijeli i dinamika vozila:

Uzdužna dinamika - analizira sile, opterećenja i pojavnosti nastale u pravcu kretanja. Polazište je analiza otpora kretanja vozila (kotrljanja, zraka, penjanja, transmisije i ubrzanja), osnove za konstruiranje i optimiziranje pogonske grupe (motor - mjenjač - prijenos snage) te kočnog sustava.

Poprečna dinamika - analizira bočne sile te rezultantna opterećenja i pojavnosti nastale u poprečnoj osi, prvenstveno pri krivocrtnom gibanju i najviše je povezana s pojmom dinamičke stabilnosti. To je i najkompleksniji dio dinamike vozila, jer povezuje dinamičke i aerodinamičke karakteristike, a dva najveća problema povezana s greškama u konstrukciji i izvedbi podvozja i nadgradnje isplivali su 1997. s Mercedes-Benzom A-klase i 1999. s Audijem TT.

Vertikalna dinamika - analiza sile, opterećenja i pojavnosti nastale u vertikalnoj osi (z), koje su s jedne, bitne strane određene vertikalnim opterećenjem (statičkim i njegovom preraspodjelom uslijed inercijskih sila u vožnji te s druge oscilacijama i time povezanih vibracijskih karakteristika, od utjecaja na performanse i stabilnost vozila (uzdužnu i poprečnu dinamiku) te udobnost i osjećaj vozača i putnika u vožnji.

U prvom nastavku serijala, Abeceda dinamike vozila (2), analizirat ćemo prvi  element otpora kretanja vozila, otpor kotrljanja, kao polazište za definiranje pogonske grupe i dinamičke stabilnosti, budući da se zahtjevi za malim otporom kotrljanja često sukobljavaju sa zahtjevima za dobrim uzdužnim i bočnim držanjem gume na asfalt, pogotovo kad je vlažan i sklizak


Poseban će osvrt biti za rotacijske značajke oko koordinatnih osi, vezane za dinamiku kretanja vozila: bočno naginjanje, odnosno rotaciju oko osi x (roll), uzdužno naginjanje. odnosno rotaciju oko osi y (pitch) i skretanje i bočno zanošenje, odnosno rotaciju oko osi z (yaw), a sve se ispituje posebnom opremom sa softverima, temeljem informacija koje u vožnji mjere senzori postavljeni na kotačima i u unutrašnjosti automobila (na slikama u galeriji)  

...

Potpisnik ovih redaka je 1997., na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu, doktorirao iz područja dinamike vozila (Vehicle Dynamics), s naglaskom na utjecaj sustava upravljanja na dinamičku stabilnost automobila. Istraživanja iz tog područja nastavio je postdoktorskim programom, sljedeće tri godine, u Fordovom razvojnom centru John Andrews u Kölnu i testnom poligonu Lommel Proving Ground u Belgiji. To je zaključio koautorstvima u stručnim knjigama Subjektive Fahreindrücke sichtbar machen I i Subjektive Fahreindrücke sichtbar machen II.





BMW banner