Мотоциклы, как и велосипеды, разработаны с различными функциями, которые помогают им сохранять устойчивость и предотвращают падение. Эти функции включают в себя:

1. Гироскопическая устойчивость: Подобно велосипедам, мотоциклы также имеют вращающиеся колеса, которые создают гироскопическую устойчивость, помогая удерживать велосипед в вертикальном положении. Вращательное движение колес создает угловой момент, который сопротивляется изменениям направления, помогая стабилизировать мотоцикл.
2. Рулевое управление и балансировка: Мотоциклы управляются с помощью руля, а вмешательство водителя через рулевое управление помогает контролировать баланс мотоцикла. Перемещая свой вес и внося коррективы с помощью руля, гонщик может помочь сохранить устойчивость и предотвратить опрокидывание мотоцикла.
3. Система подвески: Мотоциклы имеют системы подвески, которые поглощают удары от дороги и помогают поддерживать устойчивость. Система подвески позволяет колесам двигаться вверх и вниз независимо друг от друга, помогая мотоциклу поддерживать контакт с дорогой и предотвращая внезапные толчки, которые могут привести к падению мотоцикла.
4. Размещение двигателя: Размещение двигателя на мотоцикле также способствует его устойчивости. Как правило, мотоциклетные двигатели расположены низко и по центру, что помогает снизить центр тяжести мотоцикла и обеспечивает лучшую устойчивость при движении мотоцикла.
5. Как и в случае с велосипедами, положение тела и движения водителя играют решающую роль в поддержании устойчивости мотоцикла. Опытные гонщики используют свое тело, чтобы переносить вес, наклоняться в поворотах и вносить коррективы, чтобы помочь мотоциклу оставаться сбалансированным и вертикальным.
6. Антиблокировочная тормозная система (ABS): Многие современные мотоциклы оснащены ABS, которая помогает предотвратить блокировку колес во время торможения, снижая риск заноса и сохраняя устойчивость при резких маневрах торможения.

В целом, сочетание дизайна мотоцикла, участия водителя и различных функций, повышающих устойчивость, работает вместе, чтобы удерживать мотоцикл в вертикальном положении и предотвращать его падение во время движения.

УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ МОТОЦИКЛА: ОТ ЧЕГО ОНИ ЗАВИСЯТ И КАК НА НИХ ВЛИЯТЬ

Почему одни велосипеды управляются хорошо, а другие не очень? Разбираем геометрию шасси мотоцикла: досягаемость, стойка, тропа
, база (и другие незнакомые слова), затрагивая чуть больше, чем типичные интернет-копипасты, более простые и без формул. Почему велосипед не падает? «Потому что он либо едет, либо стоит на ногах, и когда он едет, его курсовая устойчивость поддерживается двумя большими гироскопами (колесами), вращающимися в одном направлении. И чем быстрее он едет, тем точнее держит свой первоначальный курс и положение! Физика — 7 класс! Этому учат в школе, все понятно!» — любой знающий мотоциклист ответит и будет прав… на 12%. Или около того. Гироскопический эффект влияет на устойчивость мотоцикла от 10 до 12%.

В остальном заслуга правильно подобранной геометрии деталей шасси: рамы, заднего маятника и особенно передней вилки. От их формы, размеров и взаимного расположения зависит, будет ли велосипед послушным и вертящимся, или таким же устойчивым, как паровоз на рельсах. Изменив всего один параметр на 2-3 см, из двух мотоциклов одной модели можно получить два совершенно разных «персонажа». Теперь давайте разберемся, как это делается. Без нудных формул и прорисовки векторов силы. Только принцип – как связаны между собой ключевые размеры шасси мотоцикла.

Стойка, трейл, картер, основание и центр тяжести – повторим, что все это значит.

Объяснять надо от простого к сложному, поэтому сначала напомню (или объясню для тех, кто не знаком с терминологией), какие важные параметры мотоциклетной «геометрии» и как они называются.

Каждый современный двухколесный транспорт с двигателем, независимо от класса и кубатуры, имеет те самые два «гироскопа», переднюю (управляющую вращением колес) подвеску, заднюю подвеску и «подвешенную» на них раму, жестко связывающую переднюю и заднюю.
Рамы могут быть любой формы и конструкции. Они могут быть изготовлены из стали, алюминия, углепластика. Они могут быть даже вообще лишены маятника и задней подвески (сухой).
Но у каждой рамы есть рулевая колонка, посадочное место для подшипников, которые поворачивают переднюю вилку.
Угол, под которым труба рулевой колонки приварена к раме, задает положение всей передней вилки: на сколько градусов она будет отклоняться от вертикали. Это первый из важных параметров: стеллаж.

Даже мотоциклы с автомобильным (консольным) типом подвески передних колес имеют собственную рулевую колонку. Он представляет собой «шкворневый кулачок» и его ось, также наклоненную под углом к вертикали. Меньше, чем на мотоцикле, но тоже обязательный.

Стойка

Английский угол граблей переводится как «угол наклона» или «грабли». Это старый термин для мотоциклов и обычаев. Он более точно определяется как угол поворота рулевого колеса (он же «вылет передней вилки»). Проще оперировать термином "стойка", не находите? Измеряется он также просто: одна прямая проходит вертикально через центр оси переднего колеса сверху вниз, пока не ударится о землю (пол, асфальт), другая прямая проходит через центр рулевой колонки (где вращаются подшипники) сверху вниз, пока также не ударится о поверхность, на которой стоит велосипед. Верхний угол между этими двумя линиями называется «стойка», (он же «заклинатель», который измеряется на автомобиле во время регулировки развала).

Вертикальная линия, по которой измеряется развал, не обязательно должна быть взята с оси колеса. Можно даже «кинуть» перпендикуляр вниз от самого центра рулевой колонки. Но «отбив» его от оси, мы сразу получим ориентир для измерения двух других важных параметров: следа и базы мотоцикла.
Траверсная рейка (она же дополнительная стойка, она же «свес» у некоторых авторов) — это угол расположения самих вилочных ручек в траверсах, который дает дополнительное продвижение колеса относительно рулевой колонки или смещение его назад, ближе к ней. Чем больше поперечная планка «удлиняет» колесо, тем сильнее она влияет на длину трассы. Неправильная поперечная планка может серьезно ухудшить ходовые качества (но об этом позже).

След

Trail также является английским определением слова, которое означает «дрэг-трейл», и это, вероятно, самая близкая расшифровка того, что «делает» след и как он «работает» в геометрии мотоцикла. След измеряется в миллиметрах или дюймах от точки, где перпендикуляр через ось переднего колеса «упал», до точки, где ось от центра рулевой колонки пересекает землю.

Чем больше трасса у велосипеда, тем меньше переднее колесо «ходит» по неровностям по прямой, тем плавнее он держится на курсе, и тем больше усилий приходится прилагать, чтобы повернуть его вправо-влево. Чем меньше след, тем острее переднее колесо реагирует на малейший поворот руля (или неровность дороги!), тем меньше силы нужно приложить к рулю для поворота, и тем меньше радиус поворота.

Чем больше трасса, тем устойчивее велосипед, чем меньше трасса, тем она маневреннее. В свою очередь, длина следа зависит от рельса: больший угол развилки (если он не меняется в транцах) — тропа потенциально длиннее; Развилка стоит почти без наклона — тропа потенциально будет очень короткой.

Почему "потенциально"? Здесь надо посмотреть на конструкцию передней подвески. Параллелограмм, коротко- и длиннорычажные вилки-пастухи, торсионные и знаменитые BMW «Телеверы» в процессе работы перемещают колесо не строго параллельно оси его наклона, не так критично влияя на длину базы мотоцикла. Их «поведение» включает в себя несколько других факторов, влияющих на управляемость. Описание, адаптированное к каждому из этих типов, было бы громоздким, поэтому давайте рассмотрим самые массовые и популярные сейчас конструкции – телескопические вилки.

Базы

Колесная база — это расстояние между центрами контакта переднего и заднего колеса с поверхностью грунта. Для стокового мотоцикла это проще всего узнать, заглянув в инструкцию, а по факту – измерить рулеткой, «перекинув» перпендикуляр от центра каждой колесной оси к асфальту. Сила тяжести действует на технику строго вертикально, поэтому вне зависимости от класса мотоцикла, его стойки или типа подвески, середина пятна соприкосновения будет находиться точно под осью.

Чем больше (длиннее) колесная база мотоцикла, тем устойчивее он на прямой. И тем менее охотно съезжать с этой прямой, когда приходится «сваливаться» в поворот. Пропорционально росту скорости, чем быстрее вы едете, тем сложнее. Длинному велосипеду, особенно с низким центром тяжести, очень сложно провалиться в поворот. Приходится прилагать усилия, перекладывая собственный вес, чтобы удержать его на траектории, которую он постоянно стремится «выпрямить».

Если к длинной базе добавить большой шлейф, мотор просто превращается в «трамвай», который не хочет «съезжать с трассы» и поворачивать. Даже победив его сопротивление, предварительно затормозив почти до нуля и «сбросив» байк в поворот, водитель обнаружит, что машина просто не в состоянии пропустить его по маленькому радиусу, поворачивая под крутым углом.

Из-за разницы в «поведении» переднего колеса, которое, поворачиваясь, «складывает» велосипед вокруг оси рулевой колонки, и заднего, толкая остальную длину велосипеда по прямой, в повороте заднее и переднее колесо всегда проходят по разной траектории. Чем меньше основание, тем меньше разница между этими двумя траекториями, тем меньше радиус поворота. И, при том же центре тяжести, велосипед с более короткой базой должен будет наклоняться под меньшим углом в повороте.

Центр тяжести

Центр тяжести (ЦГ) находится в точке, где вы «вешаете» велосипед, с помощью которого вы можете равномерно распределить вес машины во всех направлениях. Это все равно, что балансировать карандаш на пальце так, чтобы ни одна из его половинок не перевешивалась – тогда вы найдете эту условную «точку» в центре, над пальцем. Центр тяжести иногда ошибочно называют центром масс, но это два разных понятия.

В статике большинство мотоциклов имеют свой центр тяжести рядом с двигателем и распределяют вес между колесами примерно поровну. Грубо говоря, так как распределение 50/50 почти неслыханно. В среднем оси нагружаются в разном процентном соотношении в пределах от 40/60 до 60/40 (в зависимости от класса мотоцикла, количества посадочных мест и наличия багажа).

У мотоциклиста также есть КТ, расположенная в области живота, на высоте поясницы (в среднем). Вес мотоциклиста может составлять около одной трети снаряженной массы мотоцикла. А в случае с малой кубатурой – даже больше половины. Поэтому вес гонщика будет сильно влиять на общее распределение нагрузки на подвеску (по осям). От того, насколько близко будет располагаться КТ велосипед и КТ райдера, зависит устойчивость и управляемость велосипеда на дороге. Садясь в седло, гонщик «создает» с велосипедом общий центр тяжести, на который можно влиять, наклоняясь, вставая на подножку и смещаясь вперед и назад на сиденье.

Таким образом, центр тяжести велосипеда меняет свое местоположение при разгоне и торможении, разгружая и нагружая переднюю или заднюю подвеску. При нагрузке на переднюю вилку база велосипеда несколько укорачивается, а при нагрузке на заднюю подвеску и «сложении» маятника она несколько удлиняется.

Чем больше вы укладываете (наклоняете) велосипед, тем больше скорость и на меньшем радиусе вы можете пройти поворот. Но чем ниже центр тяжести велосипеда, тем больше усилий приходится приложить водителю, чтобы это сделать, смещая свой КТ далеко за ось наклона велосипеда, вплоть до царапания локтей и коленей об асфальт.

На выходе из поворота недостаточно «отпустить» велосипед, чтобы он «выровнялся сам». Тот же «эффект гироскопа» не может компенсировать момент полностью, даже при интенсивном добавлении газа. К тому же, добавляя газ в повороте, на экстремальных уклонах существует опасность поломки заднего колеса.

Потеря сцепления колеса с дорогой приводит к его «заносу» под действием центробежной силы за пределами поворота, а после смещения «пятна контакта» резины с асфальтом в сторону уйдет вся задняя часть мотоцикла. Если переднее колесо «заглянуло» внутрь поворота, крен усугубится, и через несколько секунд весь экипаж ударится о землю той стороной, в которую он повернул, поймав низкий борт. Если заднее колесо снова получит слишком большое сцепление в момент заноса, это будет еще забавнее: пилот окажется хайсайдом во всей красе, с перелетом через руль и посадкой отдельно от байка.

Хайсайд, лоусайд и еще некоторые неприятные ситуации, на ликвидацию которых направлены курсы встречного аварийного вождения – это скорее тема для отдельной статьи, но далее мы поговорим о геометрии. Так вот: именно трасса и база «помогают» «поднять» мотоцикл с поворота. Чем они длиннее, тем сложнее обыграть сопротивление колеса повороту, и тем больше оно стремится снова ехать прямо, поднявшись вертикально.

Как это работает?

Почему на поведение такого большого велосипеда влияет длина какого-то абстрактного участка, который даже физически не соприкасается с асфальтовым покрытием? Как след «заставляет» колесо поворачиваться в противоположную сторону? Почему маленькая тропа «плохая», а когда ее нет, еще хуже? Почему большая база одновременно и хороша, и плоха? Как подвеска влияет на прохождение поворотов, и почему неправильный подбор шин превратит поездку в агонию?

Исправный:

«Идеального мотоцикла» не существует.
«Идеальной подвески» не существует.
«Идеальной резины» не существует.
Санта-Клаус… Хотя и здесь есть варианты…

Для каждого типа дороги и условий езды мотоцикла подбирают геометрию, тип и жесткость подвески, размер резины исходя из того, что более актуально. Устойчивость и маневренность – два «полюса», балансируя между которыми инженеры получают лучшую управляемость в той или иной категории. Мотоциклам для дрэг-рейсинга не важно «уметь» поворачивать, но важно быть устойчивым и «нагружать» переднюю часть, чтобы не опрокинуться на старте. Вот почему их конструкторы не заботятся о трассе, главное — база и развесовка. Жизненно важно, чтобы трейловые велосипеды были маневренными, легкими, способными поворачивать не просто на «пятачке», а на месте. Вот почему у них самая маленькая тропа и самая короткая база по сравнению с другими.

Как «работает» тропа

Проще говоря: переднее колесо имеет центр соприкосновения с поверхностью. Он находится под центром оси. Но колесо не поворачивается по вертикали через этот центр, а стремится повернуться вокруг оси наклона рулевой колонки – в точке, где проекция синей линии на рисунке выше «падает» на землю. Например, когда мы поворачиваем рулевое колесо влево, пятно контакта, оставленное «позади» этой оси поворота колеса, выдвигается вправо, на большее или меньшее расстояние, в зависимости от диаметра колеса, высоты резины и интенсивности рулевого управления. Как только пятно контакта и вся оставшаяся за проекцией оси рулевой колонки часть колеса начинает «тянуть» вправо – возникает противоположно направленная сила сопротивления, стремящаяся «вернуть» все «как было». Чем больше расстояние между центром пятна контакта и точкой проекции оси рулевой колонки (следа), тем больший «рычаг», который «использует» эта сила, тем быстрее выравнивается колесо.

«Чего ты требуешь: тропа-тропа… " — пора бы вам возмутиться — "А не есть ли что-то более важное в геометрии мотоцикла?" Имеется. Баланс между длиной трассы и длиной колесной базы. Он определяет коэффициент устойчивости велосипеда. «Опять тропа?! " Да, вот опять. Это единственный показатель, который взаимосвязан практически со всем в беговой части велосипеда. Колесная база не меняется, если установить шину другого профиля. Вылет перьев вилки не изменится, если вы просто переместите их дальше в транецах, а угол… гм… Передние вилки не изменятся, если эти перья удлинятся хотя бы на метр. Тропа обязательно отреагирует на все эти изменения. Он будет становиться больше или меньше по отношению к основанию. Из-за этого коэффициент устойчивости будет увеличиваться или уменьшаться, а «поведение» велосипеда на дороге будет меняться пропорционально.

Что важнее – стойка или тропа

В 1982 году английский инженер и мотогонщик Тони Фоул, посвятивший более 50 лет теории и практике конструирования мотоциклетных шасси, автор двух популярных учебников по конструированию решил экспериментально проверить, что произойдет с управляемостью, если «поиграть» с геометрией рулевого управления?

««Пожертвовав» своим BMW R75, на котором он радикально изменил стойку на ноль, а через какое-то время на 15 градусов (по сравнению со стоковыми, 32 градуса), он в течение года тестировал мотоцикл с другим значением трассы.

Для чистоты эксперимента Тони привлек к испытаниям других гонщиков. В конце концов, он обнаружил, что независимо от угла наклона вилки, велосипед оставался управляемым и предсказуемым, пока он оставался не менее 3,5 дюймов в длину.

Устойчивость и управляемость

Устойчивость — это то, что позволяет рулить одной рукой на мотоцикле и выполнять детский трюк «Мама, смотри, я еду без помощи рук!» на велосипеде; Это то, что помогает велосипеду выйти из поворота и вернуться с уклона в нормальное перпендикулярное положение на дороге. Устойчивый велосипед сбалансирован и может «поливать» по прямой самостоятельно, без какого-либо вмешательства водителя.

Устойчивость — это когда велосипед не «переключается» при торможении, не «раскачивается» на скоростях выше крейсерских, и не «переливает» руль, заставляя ее опускаться. Устойчивость – это хорошо, но только до определенного предела, потому что дальше она снижает маневренность и не дает быстрой перестановки или вписаться в крутой поворот на приличной скорости.

Маневренность – это способность мотоцикла резко поворачивать «сразу» перед препятствием, разворачиваться на небольшом «квадрате», «падать» на максимально возможный угол наклона и выходить из него, не врезаясь в низкую сторону, сохраняя управляемость – важнейшую характеристику, баланс между ловкостью и устойчивостью, не давая вытянуть второй детский трюк: «Мама, смотри, я хожу без зубов!

От чего зависит управляемость

Управляемость – это предсказуемость, четкое ощущение «обратной связи» гонщика и уверенность в том, что мотор послушно поедет именно по той дороге и именно туда, где ему «управляют». Маневренность – это «золотая середина» между «локомотивной» устойчивостью и «нервной» маневренностью, когда мотоцикл остро реагирует на малейший толчок руля, феноменальный поворот, но не «прощает» ошибку наклона буквально в один градус. Чрезмерная маневренность – большой минус на высоких скоростях и на плохой дороге. Высокую маневренность показывают на практике именно велосипеды с коротким… «Тропы?! ". Их. Все действительно "вращается" вокруг него, как и весь мотоцикл — вокруг оси рулевой трубы. Существует лишь небольшой диапазон его значения, в пределах которого велосипед управляем. Все, что меньше, — это «нервная обезьяна», все, что больше, — «трамвай».

Управляемость мотоцикла, помимо соотношения следа к базе, зависит от: развал-схождения, центра тяжести; длина хода, исправность (и доступность) подвески, эффективность тормозов, наличие ABS; вес и положение при езде, ширина руля, общее распределение нагрузки, исправность сцепления, состояние (износ) двигателя и коробки передач… всё? Нет, не все. Также это зависит от жесткости и материала рамы велосипеда, формы протектора и качества сцепления резины с дорогой, немного — от справедливости обшивки велосипеда (аэродинамического сопротивления), немного — от продольного или поперечного расположения двигателя. Чуть-чуть – продольное или поперечное положение двигателя.

Еще раз повторю мысль о том, что соотношение трассы и базы велосипеда взаимосвязано практически с любым изменением «геометрии» его ключевых точек. Существует такой гоночный трюк, как трейловое торможение: чтобы было легче «поставить» мотоцикл в поворот, перед самым входом в него интенсивно тормозить, нагружая и сжимая переднюю вилку. Сократится расстояние от рулевой колонки до земли, и, соответственно, сократится длина трассы по отношению к основанию. Сила сопротивления повороту станет меньше. Но эффективность этого способа зависит от состояния передней подвески: если вилка «усохнет» — вместо плавного сжатия ее «раскачает», и тогда ни о какой управляемости не может быть и речи.

Сразу возникает вопрос: «Если мы должны сократить эту тропу, почему они сразу не делают ее маленькой? Потому что при небольшом следе шатание (оно же «шимми», оно же «перекошенное» рулевое управление) происходит чаще. Колесу с небольшим «рычагом» сложнее противостоять небольшим боковым толчкам от дорожных неровностей и резонансу от вибраций подвески.

Есть ли вывод?

«Я вижу, что в основном мы берем мотоцикл с короткой базой, высоким центром тяжести и самым большим продольным рычагом, который мы «сжимаем» перед каждым поворотом, и получаем крутой мотоцикл, верно?» Нет. Если бы это было так просто — технические отделы производителей мотоциклов не боролись бы за каждый грамм, миллиметр и лошадиную силу. Например, тот же «эффект гироскопа», который дает устойчивость по прямой и «направляет» колесо к крену, напрямую связан с весом колеса. Чем он тяжелее, тем сильнее стабилизирующий эффект его вращения. Но, в то же время, чем больше вес и диаметр колеса, тем хуже динамика разгона и торможения, больше неподрессоренные массы, больше расход топлива и в целом — нагрузка на двигатель. В совокупности недостатки перевешивают плюсы.

Используя знания о роли трейла в геометрии мотоцикла, можно рассчитать для каждого конкретного мотоцикла его коэффициент устойчивости. Для этого нужно измерить общую длину основания вместе со следом и тропой отдельно. Затем разделите меньшее на большее и умножьте на 100. Полученное число и есть процент. Если вы не удовлетворены полученным показателем, вы можете исправить его в разумных пределах. У современных «классиков» и дорожных мотоциклов она составляет от 6,3 до 7%, у круизеров 7 – 7,4%, у нейтралей и гражданских версий спортбайков от 6 до 6,5%, а все, что меньше 6%, относится к чисто спортивным или «кольцевым» моделям.

Как изменить геометрию, не вмешиваясь в конструкцию рамы

Если вы поменяете резину на высокопрофильную, удлините или укоротите маятник, даже если вы измените преднатяг заднего амортизатора, уменьшив его ход на 1-2 см, вы измените соотношение «база к следу», сделав велосипед либо более устойчивым, либо более маневренным.

Увеличить след можно, «подняв» заднюю часть мотоцикла за счет хода подвески. Поменяв резину, или установив переднее колесо чуть большего диаметра. Уменьшение – перемещение на пару сантиметров перьев в транцах (вверх) или путем замены вилки на «более короткую», удлинив задний маятник. Главное, сделать это с предварительным расчетом и возможностью «отыграть» изменения, если результат окажется неудовлетворительным.