Дорога типа стиральная доска
Обновлено: 22.04.2024
Британские и канадские ученые открыли тайну образования так называемой «стиральной доски», появление которой на дорогах так досаждает водителям всех стран.
Многим водителям знакома тряска, возникающая при движении автомобиля на заезженной грунтовой дороге. Иногда на грунтовке встречаются строго периодические неровности, которые часто сравнивают со стиральной доской. Многие считают, что дорога становится «рифленой» благодаря тому, что автомобили имеют подвеску, а значит, и собственные частоты, которые влияют на изменение формы поверхности. Это заблуждение опровергли ученые с факультета прикладной математики и теоретической физики Кембриджского университета и их коллеги из университета в Торонто.
Чтобы смоделировать систематическое воздействие машин на грунтовую дорогу, они заставили колесо вращаться по песку, насыпанному слоем в несколько сантиметров по краю крутящегося диска. Опыт показал, что характерные неровности начинают появляться на поверхности песка уже после нескольких оборотов диска. Ученые отметили, что картина изменения поверхности не зависит ни от размера колеса, ни от размера песчинок. Картина не менялась с песчинками размером в 200 микрометров и в 3 мм. Вообще, проявления подобной неустойчивости оказались довольно распространенными. Подобный эффект возникает при долгой эксплуатации рельсов и на заснеженных холмах.
В лаборатории периодические структуры возникали при использовании сухого, мокрого, крупного и мелкого песка, риса, при разных массах колеса и скорости его качения. Последний фактор оказался критичным при образовании «стиральной доски». Оказалось, что песок остается плоским при движении со скоростью, меньшей определенной величины. Для автомобилей эта скорость оказалась порядка 5-8 километров в час.
Для подтверждения полученных выводов была создана компьютерная двухмерная модель, описывающая качение большого цилиндра на поверхности, состоящей из десятков тысяч маленьких, между которыми есть ненулевое трение. В модели за свободно и равномерно вращающимся колесом, как и в эксперименте, оставались ровные, образующие равные промежутки горки.
Исследователи были несколько удивлены тем, что развитие «песчаной неустойчивости» зависит всего от четырех параметров: массы колеса, плотности вещества поверхности, скорости и ускорения свободного падения.
Все, кто выезжал за город и сходил с асфальтовых дорог наверняка не раз встречал грунтовки типа "стиральная доска" (также называют "шифер") - с большим количеством мелких гребней расположенных поперёк дороги. На них велосипед (да и автомобиль) вибрирует всем, чем может, бьёт передом и задом, безжалостно асинхронно трясёт все косточки велосипедиста напоминая тому об испытаниях своего прототипа-прародителя на вибростенде. Сегодня мы откроем тайну мироздания касающуюся образования такой "гребёнки".
Гребёнка на дороге
Иногда такую дорогу ошибочно называют модным в некоторых кругах словом "грейдер". Если не желаете продемонстрировать неграмотность, лучше так не делайте! Грейдер - это тяжёлая дорожно-строительная техника.
В разговорной речи "грейдером" иногда называют также дорогу построенную при помощи этой техники. Большинство же грунтовок, которые ошибочно так именуют, грейдер максимум подравнивал, строили их во времена лошадей и лопат. Называть их от этого "грейдером" столь же разумно, как шоссе - "катком" (каток же укатывал асфальт!). В общем, не надо притягивать чужеродные не точные слова, когда уже есть точные исконные - грунтовка, просёлок.
Прежде чем раскрыть тайну гребёнки безжалостно расправимся с некоторыми заблуждениями.
Встречается мнение, что гребёнка появляется из-за проезда тяжёлой техники или гусеничного трактора. Это не так. Гусеничный трактор вообще утрамбовывает грунт там, где проезжает оставляя характерные мелкие отпечатки соединений траков. Тяжёлая колёсная техника может оставить колеи в т.ч. с характерными отпечатками тракторных покрышек (которые тоже доставляют немало неприятностей велосипедистам), но их вид не будет иметь ни чего общего с "гребёнкой" - просто колеи.
Встречается заблуждение, что это связано с тем, что "машины более-менее похожи, едут примерно с одной скоростью, взлетают примерно на одних и тех же местах, падают выбивая ямки тоже одинаково". Чушь не имеющая ни чего общего ни со здравым смыслом (машины разные, едут по разному) ни с физикой процесса (далее).
Бывает, пытаются связать "гребёнку" с наличием или отсутствием подвески у автомобилей (качается, вот волны и выдавливает), размером колёс, давлением в покрышках или тем, на какие колёса автомобилей осуществляется привод. Всё это к делу отношения не имеет. Как не имеет отношения и количество тактов ДВС, и используемая передача.
Правдоподобным на первый взгляд кажется сравнение образования "гребёнки" на дороге с образованием рельефа речного дна и барханов в пустыне. Но только на первый — это абсолютно разные процессы. Даже если их конечные результаты имеют некоторое сходство. Очевидно, что воздействие ветра дующего в любую сторону и способного перенести лишь мелкие песчинки образующие бархан не сравнимо с воздействием колеса легко перемещающего камни и направленного всегда в одну сторону (или в две, как на большинстве просёлков).
Иногда обвиняют природные явления: дескать ручейки вымыли, ветер выдул, песок с глиной чередуется. ага, с такой чёткой закономерностью. Или во всём винят нарушение дорожных технологий. ну "какой-такой технология" на дороге от деревни к деревне, что ещё телегами накатывали?
Некоторые утверждают, что всё дело в плохой утрамбовке подсыпки (подсыпка - такой своеобразный способ "ремонта" дорог, когда на хреновую дорогу высыпают песко-шлако-гравийную смесь надеясь заровнять колдобины) или дрожи отвала выравнивающего авто-грейдера. Это ближе к первопричине, но вообще говоря, также не принципиально.
Хватит перечислять глупости и заблуждения, пора переходить к отгадке.
Причина возникновения "стиральной доски" на дороге кроется в использовании сыпучих материалов для ремонта по методу "подсыпки". Действительно, на глинистой грунтовой дороге "гребёнка" не образуется: глина - пластичный не сыпучий материал. Именно использование сыпучих материалов в поверхностном слое дорожного покрытия гарантирует обязательное появление "гребёнки" не зависимо от размеров колес проезжающих автомобилей, нагрузки на покрытие или степени его исходного уплотнения. Такова физика воздействия на сыпучие материалы.
В лабораторном эксперименте колесо из жесткой резины (без покрышки, без амортизации) катали по исходно абсолютно ровной песчаной поверхности.
Не зависимо от размера колеса или размера гранул в сыпучем покрытии дороги через некоторое время возникали волны. А вот масса колеса имела значение. Кстати, заблокированное не вращающееся колесо создавало те же самые волны, что и катящееся - это разрушает гипотезы о причастности турбулентности или инерции вращения.
Эксперименты показали, что при движении со скоростью до 8км/ч "гребёнка" не образуется, а при движении с большими скоростями она появился обязательно. Хотя момент перехода от стабильного движения к нестабильному ещё не вполне ясен.
Размер частиц также не принципиален - не происходит разделения по фракциям, крупные и мелкие частицы как были исходно перемешаны, так перемешаны и остаются (в отличие, от барханов).
Колесо движущееся со скоростью больше критической гонит перед собой "волну" из частиц покрытия, как только соберёт достаточно большую волну, перескакивает через неё выбивая углубление и создавая основу следующей волны. Причём такое поведение наступает при превышении критической скорости движения, до того "волна" не образуется.
Способов борьбы с проблемой два: регулярно устранять неизбежно возникающую гребёнку выравниванием дорожной поверхности или сразу делать дороги с твёрдым/пластичным покрытием чтобы гребёнка не возникала вовсе (не использовать "ремонт подсыпкой").
О, да! В который раз вы неторопливо едете по проселку, наслаждаясь левитановскоми пейзажами, вы едете тихо-мирно, никого не трогая и тут ваш джЫп сотрясает удар! И еще удар, и еще!
«Почему бы этим уродам не оторвать свои задницы и не выровнять эту факаную дорогу?» — вопите вы. ОК, когда-то они это уже сделали, но спустя месяц на этом же месте опять нарисовалась «гребенка», хрен сотрешь. И вам ничего не остается, как стиснув зубы, «наслаждаться».
Эта дорожная «рябь» не только раздражает вас, но и заставляет страдать ваш джЫп, а также может привести к печальным последствиям, если вы влетели на «гребенку» на хорошей скорости. Однако, не стоит хвататься за сердце и посыпать голову из пепельницы, давайте разберемся – как нужно ездить по таким дорогам избегая сердечных приступов и разбитых деталей подвески.
Кто виноват?
Почему «гребенка» опасна
Помимо плохого настроения, «гребенка» может может изрядно опустошить ваш карман в кассе СТО или даже ухудшить статистику травматизма в регионе.
Многие люди думают, что если просто «придавить тапку» и увеличить скорость, то трясти будет меньше и все проблемы — решены. Как бы – да. Но – не все. При движении на высоких скоростях по «гребенке» шины вашего джЫпа находятся в гораздо меньшем контакте с дорогой, перелетая с одного гребня на другой. Тут вернее даже сказать, что большую часть времени вы вообще не имеете контакта с дорогой и очень сильно рискуете. Управляемость и тормозной путь при этом резко ухудшаются и по факту мало отличаются от таковых на снегу или гололеде. При этом никто не отменял законов физики и кинетическая энергия вашего автомобиля пропорциональна скорости, с которой вы «парите» над «гребенкой» навстречу неприятностям.
При этом подвеска вашего автомобиля подвергается ощутимым ударным нагрузкам, быстрое и активное перемещение узлов подвески вверх-вниз заставляет работать амортизаторы с запредельными нагрузками, от которых они быстро перегреваются и отходят в мир иной.
От ударных нагрузок и вибраций откручиваются и теряются болты, ломаются рычаги, умирают рулевые наконечники, сайленты и шаровые опоры. И это только часть того что еще может убить «гребенка» при езде по принципу «больше газа – меньше ям».
Большинство людей, попадая на «гребенку», сбрасывают скорость стараясь избежать исполнения обязательного танца «гарлем шейк», но, к сожалению, этим только лишь усугубляют эффект «стиральной доски» и еще более портят дорогу. Шины, при этом, еще более продавливают мягкие участки «гребенки» и еще больше нагребают грунт на «гребни», делая их выше и толще. Увеличение скорости, при этом, всего лишь увеличивает «длину волны».
Итак, что делать:
Спустите шины: более мягкие шины обеспечат вам большее пятно контакта и сцепление с дорогой, а так же возьмут на себя часть ударной нагрузки и выступят в роли некоего демпфера.
Переведите селектор раздатки в положение 4WDHI: это позволит вам бороться с продольным и боковыми скольжениями и сохранить контроль над автомобилем. Вспоминайте навыки вождения по льду и снегу, «гребенка» обладает весьма сходным эффектом.
Отключите AБС: обычные тормоза работают гораздо лучше на слабых грунтах.
Еще один прием, возможно не совсем легален, но может помочь: старайтесь ехать по той части дороги, которая не имеет или имеет «гребенчатость» в меньшей степени: обочины, встречка, края дороги и т.д. Даже пара колес, находящаяся в контакте с ровной поверхностью, может иметь в итоге решающее значение. Ну и не забывайте поглядывать на предмет наличия камней и прочих инородных тел на обочине и не сваливаетесь в кюветы и канавы, засмотревшись, к примеру, вот на такие инородные тела.
Езда по гравийным участкам так же требует соблюдения некоторых мер предосторожности.
Как вы уже поняли, езда по любым нетвердым поверхностям требует повышенного внимания. Не думайте, что если вы вкрячили в свой джЫп большие широкие колеса, вы обладаете неограниченным сцеплением с дорогой. Это не так. Езда по гравию, особенно на высоких скоростях опять же подобна езде по снегу и льду и имеет свои «нюансы».
Следуйте следующим правилам, когда вы вы не ехали по гравию:
— Загляните под свой джЫп и проверьте – не стало ли деталей меньше, особенно – в подвеске. Или, к примеру – больше. Иной раз камень, попавший между защитой и агрегатом, может вызвать весьма интересную вибрацию, вынести мозг и довести до инфаркта;
— Не гоните. Сцепление с дорогой на гравии намного меньше, чем на асфальте, потому управляемость ухудшается, а тормозной путь увеличивается;
— Если колесо попало на мягкую обочину, старайтесь не дергать резко руль, дабы выйти с обочины, но старайтесь делать это плавно иначе все может закончиться «ушами».
— Некоторые грунтовки имеют хорошо накатанную колею посередине. Если вы едете по такой колее, будьте готовы к выходу из колеи дабы пропустить встречный трафик. Так же старайтесь выбираться из колеи и принимать «свою» сторону дороги заранее при подъезде к местам с резким переломом рельефа и местам с ограниченной видимостью – холмам, скрытым поворотам и т.д.
Я думаю не для кого не секрет, что многие сотки, хоть по сути это и рамные внедорожники, с асфальта почти не съезжают. Вот у меня так же. Когда живешь в городе, с редкими выездами на дачу, понять и протестировать возможности крузака выдаются очень редко. Вот на днях поехал забирать сына с байдарочного похода, где то километров 150 на север от Твери.
До Твери понятно что, там "Ленинградка" М10 с кучей камер и населённых пунктов или раскошеливайся и будет платная М11 без камер, с официальными 110 км/ч. Для езды по такой дороге качаю колёса на 2.5, в результате машина идёт легко, нормально рулится, да и расход около 15-16.
Но стоило выехать из Твери на Бежецкое шоссе, как всякий кайф закончился. Дорога, мягко говоря, так себе. Если держать крейсерские 90-110, то на 2.5 атмосферах в колёсах подвеска перестаёт успевать отрабатывать ямы и если неровный участок попадается на повороте, становится страшновато, зад переставляет. Это вполне объяснимо, в машине один, зад лёгкий, а без гидры подвеска же не регулируется. Стравился до 1.7 перед, 1.5 зад и машина преобразилась, дорога как будто другая. Идёт плавно, ни намёка на соскоки, ям как будто нет, но на ровном асфальте слышен гул и в поворотах машина немного "гуляет". Ну и ладно, просто старался не гнать в поворотах, остался очень доволен поведением и машины и подвески на этой дороге.
Но это конечно не всё, оказывается меня ждал финальный участок, 30км по грейдеру. Это когда дорога есть, но её как бы и нет. Просто насыпали грубый песок с камнями и разровняли трактором (грейдером). В результате грязи и огромных ям конечно нет, проехать можно всегда, но вот ровность этой дороги конечно никакая. Со временем на ней образуется типичная "стиральная доска" частые мелкие поперечные волны, обычно на поворотах и в местах торможений. Вот тут я получил шок, оказывается моя сотка не переваривает такую дорогу вообще. Вибрация — дикая, как на деревянных колесах, ехать невозможно и просто страшно что сейчас весь салон развалится. Торможу, травлюсь перед 1.5, зад 1.3, меньше уже как то стрёмновато, пробую ехать. Стало лучше, еду 25, 30, а иногда и 40 км/ч, но всё равно это медленно. Ехал обратно смотрел за редкими встречными и попутными, практически все едут быстрее. 200ка и новый прадик летят 80, говорят трясёт конечно, но терпимо. Легковушки тоже уверенно едут 60, а я больше 40 не могу. Обидно блин. Я конечно понимаю, что большие не подрессоренные массы, жесткая рама и т.д., но почему какая то раздолбаная вольво с вытекшими ещё до революции амортами без проблем шпарит 60-70, а я на тяжелом рамнике плетусь 30 скрипя зубами от злости.
Выехав с грейдера картина конечно изменилась, нагнал и перегнал всех от кого отстал, но осадочек остался. Сел читать что кто пишет. Некоторые пишут мол это нормально, так работают торсионы и надо ставить пружины. Кто то говорит что просто торсионам уже хана и надо менять и регулировать, поменяли стало отлично. Кто то говорит что надо ставить комплект какого нибудь ТачДога или ОлдМена. Некоторые вообще говорят что сотка под гидру разрабатывалась, поэтому без неё всегда будет плохо, надо было 470й брать. Вот сижу и думаю, за 3 года я на такую дорогу 3 раза только попал, стоит из за неё вообще заморачиваться, а если стоит то чего делать? Может действительно с торсионов начать, аморты передние новые оригинальные, а на зад тачдог или ОМЕ примерить?
Всем удачи и поменьше таких дорог.
Давно доставал стук рейки с правой стороны. Сначала хотел гнать машину на сервис(на сервисе сказали 8000 руб. вместе с регулировкой развала-схождения). Начитавшись информации на драйве решил попробовать сделать все сам, благо информации об этом хватает. В итоге ни чего сложного нет. Кто будет делать в обязательном порядке стопорите руль и ни каких проблем не будет. Из запасных частей новая прижимная втулка-610руб. и втулка выточенная по размерам со схемы взятой здесь на драйве из второпласта(выточил местный токарь за 400 руб). Новую пружину брать не стал (1300 руб. за пружинку дороговато).
Когда снял рейку обнаружил следы "профессионального ремонта"- между втулкой и корпусом рейки были напиханы металлические пластины (будто из консервной банки вырезаны)
В прижимную втулку вложил монету 2 руб. для создания дополнительной жесткости давления пружины. Встает идеально.
Кстати токарь настаивал чтобы внутри выточенной втулки сделать продольные углубления для попадания смазки, так как втулка будет удалять смазку в разные стороны при движении вала. Я делать этого не стал потому как не терпелось все собрать быстрее. Посмотрю как будет чувствовать себя эта, если что заменю.
Втулка села очень плотно. И ни каких стуков абсолютно нет. Руль крутится также ни туже ни мягче.
Честно сказать боялся браться за ремонт(опыта нет), но все получилось.Ура!
Ребятам за подробные отчеты по этой теме отдельное спасибо.
Читайте также: