Стили пилотирования, поворачиваемость, предпочтения пилотов.

[Snob]

Да, а начиналось всё вот с этого...

Так как в повороте болиду нового веса не добавляется, а лишь происходит его перераспределение, то данный процесс можно представить в виде переливания «жидкости - зацепа» из «колёс - вёдер», нагрузка на которое снижается в те, нагрузка на которые увеличивается. Понятно, что при «переливании жидкости» в «ведро» не может поместиться больше, чем оно в состоянии в себя вместить, поэтому лишнее просто будет пролито - т.е. потеряно…

Как мы знаем: "при увеличении нагрузки на любую шину её сцепные свойства увеличиваются. И наоборот, снижение вертикальной нагрузки уменьшает сцепление. Естественно, сцепление будет возрастать до бесконечности, пока шина не взорвётся. Но обычно, если шина предназначена для автомобилей данного типа, об этом не надо беспокоиться." Кэррол Смит "Tune to Win"

Поэтому говорить, что лишнее будет "пролито" - не верно.

Как мы выяснили, лишнее всё же будет "пролито", т.е. при перераспределении веса общее сцепление уменьшится...

 

[AlDrive]

Напомнить, как Мишлен ограничил скорость в Индианаполисе? :ag:

Ахах, автор, ты дибил? При чём тут Мишлен и Индианаполис. Это когда было? Или уже не за что зацепится? Ты ещё времена Фанхио возьми. У тебя вообще мозг от беспомощности вскипел?

С удовольствием... Ваша цитата? То есть то, что вы балабол, будем считать выясненным.

но автор опять забыл про допустимую нагрузку на шину (случайно? уже и не знаю ), если превысить которую, шина вначале начнёт стремительно разрушаться, будет кусками отрываться протектор, а далее она попросту взорвётся. Вот тогда график и уйдёт на ноль, и будет обрыв линии.

Ахах, а автор совсем уже стал тупить? А центробежная сила не создаёт нагрузку на колесо ?

Ахах, автор, вы жопой читаете??? И где в этих приведённых цитатах мной утверждается, что шина не может разрушится от центробежной силы?

нет вращения, нет и центробежной силы. если это не понятно, то увольте....

У колеса нет вращения, приехали. Это у заблокированного, что ли? Что будет дальше?

 

[Snob]

Ахах, автор, ты дибил? При чём тут Мишлен и Индианаполис. Это когда было? Или уже не за что зацепится? Ты ещё времена Фанхио возьми. У тебя вообще мозг от беспомощности вскипел?

В 2005 году... То, что было не вчера, не считается? smehs-197

А кто из нас "дибил", видно из вашего утверждения на счёт 5-ти процентов от цифры 4:

2.3 + 2.3 = 4.6

smehs-197

Ахах, автор, вы жопой читаете??? И где в этих приведённых цитатах мной утверждается, что шина не может разрушится от центробежной силы?

Вы свои методы чтения на меня не распространяйте.

Какой больной фантазией необходимо обладать и насколько необходимо быть необразованным человеком, чтобы подобным образом продолжить падение коэффициента скольжения. При преодолении определённой нагрузки будет резкий обрыв, те разрушение шины.

У вас есть хоть какое-то подтверждение вашим словам? График коэффициента сцепления. Всё остальное - ваши безосновательные домыслы.

Будет не разрушение, а скольжение. Нагрузки даже в 2000 фунтов недостаточно для "езды на ободах". Я то могу это посчитать, но вы то математики не знаете...

Уммммм, слово то какое умное - аппроксимация, но автор опять забыл про допустимую нагрузку на шину (случайно? уже и не знаю ), если превысить которую, шина вначале начнёт стремительно разрушаться, будет кусками отрываться протектор, а далее она попросту взорвётся. Вот тогда график и уйдёт на ноль, и будет обрыв линии.

Вы в состоянии хоть немного мыслить логически?

Мы про график "нагрузка - коэффициент сцепления" вроде говорили? Где в слове "нагрузка" в этом случае зашифрована центробежная сила, воздействующая на протектор, и как она связана с коэффициентом сцепления? Как "падение коэффициента сцепления" и "резкий срыв при преодолении определённой нагрузки" связаны с центробежной силой колеса? :facepalm:

Где я вас упрекал в том, что вы утверждали, что шина не может разрушится от центробежной силы? Я лишь сказал, что шины в формуле 1 разрушаются как правило от центробежной силы, а не от воздействия сильной нагрузки в конкретном повороте, и мы выяснили, что это так. Ведь наезд на посторонние острые предметы в повороте никак не связан с увеличением коэффициента сцепления... smehs-197

Вы пытаетесь съехать, но получается, мягко говоря, забавно... :ag:

 

[Snob]

У колеса нет вращения, приехали. Это у заблокированного, что ли? Что будет дальше?

Я же намекал вам про циклоиду... smehs-197

В точке контакта с поверхностью трассы вращения нет... Ещё есть вопросы?

:ag:

 

[Tiger1313]

Ахах, автор, ты дибил?

Ахах, автор, вы жопой читаете???

не заставляй тереть и банить. давай без личных выпадов.

 

[vonweitem]

не заставляй тереть и банить. давай без личных выпадов.

У него по-другому не получается и получиться не может: хамус-вульгарис.
Восхищен выдержкой и корректностью Snob'а.

 

[AlDrive]

Мы про график "нагрузка - коэффициент сцепления" вроде говорили? Где в слове "нагрузка" в этом случае зашифрована центробежная сила, воздействующая на протектор, и как она связана с коэффициентом сцепления? Как "падение коэффициента сцепления" и "резкий срыв при преодолении определённой нагрузки" связаны с центробежной силой колеса?

Где я вас упрекал в том, что вы утверждали, что шина не может разрушится от центробежной силы? Я лишь сказал, что шины в формуле 1 разрушаются как правило от центробежной силы, а не от воздействия сильной нагрузки в конкретном повороте, и мы выяснили, что это так. Ведь наезд на посторонние острые предметы в повороте никак не связан с увеличением коэффициента сцепления...

Всё выяснили, про центробежную силу закончили. Автор, как обычно, перевёл тему с нагрузки на центробежную силу, а я ... а я выставил себя... Ну вы поняли, пропустим. Как воинствующему дилетанту, мне простительно допускать ошибки. Постараюсь впредь избежать подобного.:blush2:

Напомнить, как Мишлен ограничил скорость в Индианаполисе?

В 2005 году... То, что было не вчера, не считается?

Это был единичный случай, а не закономерность. Поэтому, можно не учитывать.

Про центробежную силу вообще забываем, так как ограничений по максимальной скорости у шин для Ф1 нет, значит центробежную силу можно смело игнорировать.

Итак, переходим дальше. Что будет с шиной при превышении допустимой, а затем и предельной нагрузки на шину, особенно в поворотах?

 

[Aleliz]

У спорщиков перерыв на сбор аргументов? :ag:

Вот вам еще пища http://racetime.ru/news/mclaren/chto-ne-tak-s-motorom-i-shassi-britanskoy-komandy/

 

[Snob]

У спорщиков перерыв на сбор аргументов?

На лечение детей))))

 

[Snob]

Итак, переходим дальше. Что будет с шиной при превышении допустимой, а затем и предельной нагрузки на шину, особенно в поворотах?

Не совсем понимаю предмет вопроса...

Что значит "при превышении нагрузки "? В вакууме, или всё таки в реальном повороте?

 

[Snob]

Хотя и возникла пауза в словесных баталиях, мне самому стало интересно, что же там происходит с нагрузками и шинами...

А так как считаю себя не совсем чуждым математике, решил изучить этот вопрос с точки зрения точной науки.

За основу взял мелькавший в этой теме в последнее время график 1978 года, показывающий зависимость коэффициента сцепления шины от приложенной нагрузки, слегка мною продолженный:



Табличные данные подставлять в расчёты не очень удобно, больше подойдёт для этих целей эквивалентное уравнение, которое бы описывало максимально близкую кривую. В виде графиков в Excell эти кривые выглядят так (синяя - перенос из графика, розовая - аппроксимация):



Получается, что "от руки" я продолжил график с несколько большим падением коэффициента сцепления, чем диктуют математические законы... Учтём.

Для более реалистичных результатов полагается сравнивать данные хотя бы из двух разных источников, поэтому буду использовать ещё один график для шин формулы 1 Goodear, тоже, правда, не первой свежести:



Переносить в Эксель в данном случае можно всего четыре точки, но для альтернативы тоже сойдёт.



Получившийся, с позволения сказать, график представлен зелёным тоном. Как видно, на нём имеется пик в точке "270", а далее линия снижается очень близко к прямой, в отличие от предыдущего графика, где снижение было прогрессивным. Физический смысл пика на графике мне видится в том, что протектор шины начинает работать "в полную силу" после того, как его поверхность под приложенной нагрузкой полностью "впечатается" в микронеровности поверхности трассы. Это объяснение выглядит вполне логичным, хотя на самом деле это не столь уж важно - "рабочий диапазон" нагрузок расположен правее этого пика. Поэтому, дальше будем считать, что закон изменения коэффициента сцепления во втором случае - простая обратная пропорциональность (розовая линия), чем немного "польстим" коэффициенту сцепления шины при малых нагрузках. Лично я не вижу никаких причин для того, чтобы линия коэффициента сцепления при дальнейшем увеличении нагрузки вдруг стала бы демонстрировать тенденцию к его возрастанию, либо просто отклоняться выше от эмпирической прямой... Слой резины работает в месте контакта на сдвиг, и предел прочности резиновой смеси не будет увеличиваться в разы. Как его не прижимай нагрузкой - камнем резина не станет...

Ну и отлично, "вилка" между результатами, основанными на первом и втором графиках, должна продемонстрировать "поле реальных значений".

Если пойти дальше, и на основании эмпирического графика коэффициента сцепления и закона кулона построить кривую боковой силы для первого случая, то получится примерно следующее:



Теперь можно сравнить полученные графики боковой силы: в первом случае пик силы почти в 600 кг. наблюдается примерно при 560-ти кг. нагрузки (кто желает, сам может перевести "килограммы" в "ньютоны"), во втором случае пик составляет 670 кг. при 600-тах кг.

Всё довольно близко, но давайте примем к сведению, что максимальный коэффициент сцепления во втором случае больше, чем в первом (1,75 против 1,44), поэтому "поднимем" график коэффициента сцепления для первого случая от максимального значения 1,44 до 1,8 , но сохранив при этом характер кривой. Получится так:



Теперь, на основании полученных эмпирических зависимостей коэффициента сцепления (т.е. - используя эмпирические формулы в расчётах), можно попытаться просчитать сцепление одной оси (каждой шины по отдельности и суммарно) в поворотах разных радиусов, при различных скоростях, с различными настройками прижима, с учётом перераспределения веса в повороте на внешнее колесо...

Результаты получились интересные, но об этом чуть позже...

 

[April]

Переносить в Эксель в данном случае можно всего четыре точки, но для альтернативы тоже сойдёт.

Сноб, совершенно не понятно, что за 4-й график. С каких пирогов (исходных) данных? Что за аппроксимация?

 

[Snob]

Сноб, совершенно не понятно, что за 4-й график. С каких пирогов (исходных) данных? Что за аппроксимация?

Четыре красных точки из третьего графика перенесены в координаты "нагрузка - боковая сила", а затем "нагрузка - коэффициент сцепления"...

То есть сначала получилось так:

 

[Snob]

Продолжу.

Итак, получены две эмпирические функции, которые описывают зависимость коэффициента трения шины от приложенной к колесу нагрузки.

Для расчётов используются следующие исходные данные:

Расчёт производится для пары колёс одной оси.

Относительно постоянные данные (хотя их тоже при желании можно вариировать):

- Ширина колеи - 1,6 м.

- Высота центра тяжести - 0,1 м.

- Нагрузка на ось - 400 кг.

Переменные данные:

- Радиус поворота в метрах;

- Начальная скорость;

- Шаг увеличения скорости;

- Аэродинамический фактор (произведение "площади", создающей прижимную силу, на аэродинамический коэффициент: Су*S) в диапазоне от 0 до 5-ти;

Перераспределение веса рассчитывалось как пара сил от опрокидывающего момента, создаваемого центробежной силой движущегося по дуге определённого радиуса центра тяжести, расположенного на определённой высоте, на плече в ширину колеи.

Центробежную силу рассчитываем как произведение необходимого для удержания движущегося с определённой скоростью центра тяжести на дуге определённого радиуса центростремительного ускорения( V[SUP]2[/SUP]/R) на массу центра тяжести.

К изменившемуся под воздействием центробежной силы распределению веса по колёсам добавляется по половине прижимной силы, воздействующей на ось, то есть по четверти от общей прижимной силы на колесо (центробежная сила не воздействует на аэродинамические силы).

Прижимная сила, воздействующая на ось, рассчитывается как половина от произведения "аэродинамического фактора" на плотность воздуха (принято за 1,2 кг/м. куб.) и квадрат скорости, поделенный на два. Полученный результат поровну распределяется между шинами.

Полученную нагрузку на каждое колесо подставляем как аргумент в эмпирические функции коэффициента сцепления (два варианта), получая на выходе текущие значения коэффициентов сцепления для каждой шины.

Умножая нагрузку на полученный коэффициент, получаем величину боковой силы, которую способно создавать каждое из колёс.

Суммируя боковые силы обоих колёс, получаем суммарную боковую силу на оси.

Для анализа строим графики коэффициентов сцепления колёс, боковых сил на каждом колесе и суммарной боковой силы, а так же график центробежной силы.

Место пересечения графиков центробежной силы и суммарной боковой силы будем считать точкой максимально возможной скорости в повороте.

Посчитаем для уже мелькавших в этой теме условий:

Радиус поворота - 130 метров;
Аэродинамический фактор - 4;
Начальная скорость - 130 км/ч;
Шаг изменения скорости - 10 км/ч:

Вот что получается:



Что мы видим?

В первом случае точка максимальной скорости - 240 км/ч, во втором - 220 км/ч.

После этой точки в обоих случаях боковая сила на внешнем колесе не растёт, а скорее начинает снижаться.

На внутреннем колесе же - остаётся запас для роста.

Коэффициент трения на обоих колёсах снижается с ростом скорости, но на внутреннем колесе он в обоих случаях выше.

В обоих случаях коэффициент трения не падает до катастрофических значений, что означает, что с практической точки зрения нас не особенно интересует, упадёт ли он в каком-то месте до нуля. Хотя в рабочем диапазоне значения коэффициента трения ещё вполне высокие, запаса сцепления по отношению к центробежной силе всё равно хватает лишь до определённого предела...

Самое интересное позже...

 

[Snob]

Ну-с, продолжим...

Картинки посмотрели, пора начать что-либо менять. Не увеличить ли нам прижимную силу, то бишь "аэродинамический фактор", господа?

Да пожалуйста... Чтобы не мелочиться - в два раза, до 8-ми:

Упс... А результат то неожиданный... В первом случае скорость упала до 228-ми км/ч, а во втором- возросла до 224 км/ч...

Обратите внимание, что максимум боковой силы в первом случае ("горб" зелёного графика) расположен ДО точки пересечения с красным графиком центробежной силы...

Выходит, что максимум скорости в повороте достигается тогда, когда "горб" кривой боковой силы пересекается с кривой центробежной силы в точке своего максимума.

Для радиуса поворота в 130 метров получается, что оптимальный аэродинамический фактор (только для первого варианта!) равен примерно 5-ти:

Итак, в случае первого варианта закона трения шин максимальная скорость в повороте радиусом 130 метров составляет 245 км/ч.

Для второго варианта закона трения оптимальный аэродинамический фактор лежит между 5-ю и 8-мью. Это к вопросу о мягкой и жесткой резине и выборе настроек на гонку...

Давайте теперь посмотрим, что будет, если мы рассмотрим более медленный поворот. Выберем радиус 60 метров, а аэродинамический фактор оставим равным 4-ём:

Как видно, пики графиков боковой силы расположены где-то правее точки пересечения с графиком центробежной силы, а значения максимальной скорости в повороте отличаются незначительно. По всему выходит, что прижим нужно увеличивать. Поставим ка, как и в предыдущем случае 8...

Видно, что скорость значительно выросла, но пики по прежнему правее точек пересечения графиков...

Не буду далее заниматься перебором, сразу приведу два графика с оптимально подобранными "аэродинамическими факторами":

Для варианта 1 значение предельной скорости получилось 165 км/ч, для варианта 2 - 153...

Если потратить немного времени, то выяснится, что чем меньше радиус поворота, тем больше значение оптимального коэффициента подъёмной силы. Графически это выглядит так:

Кроме графиков максимально возможных скоростей в поворотах и соответствующих им "аэродинамических факторов", на картинке можно увидеть ещё две почти прямых линии. Это графики максимально возможной боковой перегрузки в повороте.

С одной стороны вроде бы мы пришли к довольно банальному выводу: максимальное боковое ускорение, которое может выдать шина, не зависит от прижимной силы и других внешних факторов. Может резина выдать 3g - больше от неё не добиться в любых условиях. В принципе, это говорит о том, что приведённые расчёты не совсем уж "от балды"... Но есть более интересные выводы.

Первый: если болид обладает стабильным аэродинамическим качеством, то настроить его на максимально эффективное использование резины можно только для определённого радиуса поворота, выбрав для него оптимальное значение прижимной силы. В поворотах меньшего и большего радиуса резина будет работать не столь эффективно. В этой связи сразу вспоминаются ухищрения команд с выдувными диффузорами, гибкими антикрыльями и F-duct'ами... ДРС относим в ту же копилку и сразу вспоминаем, как команды их "настраивали", хотя на первый взгляд казалось - чего там настраивать?

Второй: почему максимальное значение боковой перегрузки получилось таким маленьким? На графике этого не сильно заметно, но значения G-force колеблются в диапазоне 3,5 - 4 для первого варианта, и 3 - 3,5 для второго... Честно сказать, немного напрягся... Где ошибка? Ведь общим местом стало то, что "перегрузки в поворотах в формуле 1 достигают 5 - g"... Я стал изучать схемы трасс. И, господа, максимум, что я смог найти - 4,5g в 8-м повороте Истанбул-парка:

Параболика? 130R? Мэгготс-беккетс? Смотрите сами:

130R вообще указан, как зона максимальной скорости, а не максимальной перегрузки в повороте...

Да, на некоторых трассах встречаются значения больше четырёх, но как правило со знаком "минус", а это, извините, перегрузка на торможении, где замедлению способствует не только работа шин, но и немаленькое лобовое сопротивление на больших скоростях...

Как правило, максимальная перегрузка на трассах - в самом быстром повороте трассы, и составляет 3,5 - 4g. В более медленных поворотах - как правило меньше 3 g. Что касается Турции, то вероятнее всего и там столь большая величина перегрузки обусловлена торможением перед 2-м аппексом.

Всё сходится? :ag:

Пока есть сомнения, но не очень большие...

 

[April]

Всё сходится?

Пока есть сомнения, но не очень большие...

Мощно задвинул !:ag: Буду вникать, пока никак не укладывается :vip_379:

 

[Snob]

Речь про то, как развивается увод шин. Это происходит до срыва в скольжение и это вполне можно "почувствовать задом". Кстати, возможность это "почувствовать" сильно зависит от величины предельного угла увода шины, и мне интересно будет посмотреть, как пилоты собираются это делать на низкопрофильных шинах, где максимальный угол увода градусов пять...:ag: Сейчас то халява, а на 18-ти дюймовых шинах никто мяукнуть не успеет :ag:

Ну вот, помощь пришла, откуда не ждали... :ag:

Michelin разъясняет свою позицию в вопросе о переходе с 13-дюймовых шин на резину увеличенной размерности:

По словам Куанона, он уже разговаривал с руководителями ведущих команд Формулы 1, разъясняя позицию Michelin в вопросе о переходе с 13-дюймовых шин на резину увеличенной размерности.

«В какой-то момент многие подумали, что мы хотим увеличить диаметр дисков, оставив прежним внешний диаметр шины, – сказал французский специалист. – Если пойти по этому пути, боковины шины получатся очень узкими, объём воздуха внутри неё окажется меньше, и тогда придётся повышать давление, что приведёт к снижению скоростей.

Наше предложение состоит в другом. Мы предлагаем сделать шины очень большими, их диаметр будет увеличен по сравнению с теми, которые применяются сейчас. И хотя их боковины будут не такими высокими, эти шины смогут работать примерно с теми же уровнями давления, что используются сегодня. При этом боковины станут прочнее, их амортизирующие характеристики – выше, и в итоге пятно контакта с трассой будет более эффективным».

Если сейчас внешний диаметр шин в Формуле 1 равен 66 см (26 дюймов), то Michelin предлагает перейти на 72 см (28,3 дюйма). Это означает, что высота боковин уменьшится лишь на 3,8 см (1,4 дюйма).

Вона чё, Петрович... Наконец кто-то заговорил про объем воздуха в шине. А то - "низкий профиль, низкий профиль..." :ag:

 

[April]

Сноб. Тебя не затруднит еще раз начать все сначала?

Прямо по первому графику - зависимость коэффициента сцепления шины от приложенной вертикальной (??? так написано на графике) нагрузки. Как его понимать? Чем выше вес болида тем меньше сцепление ?

Дальше - третий график (часть первая). Угол увода в зависимости от поперечной нагрузки (силы) - семейство кривых Fz что означает?
И по второй части третьего графика - о каком именно моменте идет речь? Никак не пойму физического смысла этих графиков.

Если не сложно на пальцах для чайника... :blush2: И еще раз - откуда взялся четвертый график. Я никак из 4-х красных точек на третьем графике не могу 4-й вывести.:vip_924::vip_924::vip_924:

PS: Вопросы не праздные. Мне хоть и удается улучшать свои навыки в виртуальных гонках, но настройку болида пока не получается понять и прочувствовать...

ЗЫЗЫ: Если разберусь, можно будет калькулятор замутить с визуализацией ))

 

[Snob]

Прямо по первому графику - зависимость коэффициента сцепления шины от приложенной вертикальной (??? так написано на графике) нагрузки. Как его понимать? Чем выше вес болида тем меньше сцепление ?

Закон Кулона: Сила трения (сцепления колёс с трассой)=сила давления ("нагрузка") умножить на коэффициент трения. F=k*N

Это эмпирический закон для твёрдых тел. Здесь коэффициент трения НЕ ЗАВИСИТ от приложенной нагрузки, так как деформацией твёрдого тела можно пренебречь. Кроме того, модуль упругости твёрдых тел очень высок, и его достижение означает разрушение "трущегося" тела. До момента разрушения график "нагрузка коэффициент сцепления" линеен.

Для шин коэффициент трения ЗАВИСИТ от приложенной нагрузки. Чем больше нагрузка, тем сильнее деформируется (сжимается) резина, тем хуже она "цепляется за асфальт".

То есть, чем выше вес болида - тем меньше не СЦЕПЛЕНИЕ, а КОЭФФИЦИЕНТ СЦЕПЛЕНИЯ. Само сцепление растёт, но гораздо медленнее роста нагрузки по сравнению с законом Кулона.

Дальше - третий график (часть первая). Угол увода в зависимости от поперечной нагрузки (силы) - семейство кривых Fz что означает?

Fz - вертикальная нагрузка. Для линий разной степени прерывистости (видно под графиком) она составляет 400, 600, 800 и 1000 фунтов. (если умножить на 0,45 - получатся килограммы. Если умножить после этого на 9,8 - получатся "ньютоны"). Красные точки - это максимумы боковой силы при разных нагрузках (на линиях различной прерывистости).

И по второй части третьего графика - о каком именно моменте идет речь? Никак не пойму физического смысла этих графиков.

Это к делу не относится. Возвращающее усилие на рулевом колесе, как оно меняется в зависимости от приближения к максимуму боковой силы...

И еще раз - откуда взялся четвертый график. Я никак из 4-х красных точек на третьем графике не могу 4-й вывести.

Нижняя лииния (нагрузка 400 фунтов - т.е. 180 кг) - максимум боковой силы 650 фунтов (292,5 кг), коэффициент трения - 650/400(292,5/180)=1,625...

Вторая с низу линия (нагрузка 600 фунтов - т.е. 270 кг) - максимум боковой силы 1035 фунтов (465,75 кг), коэффициент трения - 1035/600(465,75/270)=1,725...

И.т.д....

 

[April]

Продолжаем разговор (с):ag:

Вопрос - на первом графике по горизонтали килограммы или фунты?

Я понял, как ты получил 4-й график. Но у меня вопрос по существу - почему ты считаешь, что отношение боковой силы к вертикальной и есть "коэффициент сцепления"? Для понимания этого наверное мне нужно понять, какой физический смысл кривых графика №2 - "боковая сила" vs "угол сноса" ?