Цена "Тяжелой ноги"
Начнем с очевидных вещей. Для того, чтобы переместить «тело массой М из пункта А в пункт В на расстояние S» надо совершить некоторую работу. Так гласит школьный учебник физики. Понятно, что «тело массой М» просто так никто перемещать не будет, а значит, в том возникла необходимость. А потому вот эта-то работа и является полезной. И для ее совершения мы гоняем грузовики, масса которых лишь немногим менее массы «тела», тратим топливо, платим зарплату… Увы, «нуль-транспортировка», столь популярная у фантастов, нам пока недоступна. К тому же еще неизвестно, каковы необходимые для нее энергозатраты, но что-то подсказывает: и после ее открытия будет проще и дешевле погрузить «тело» на колесное транспортное средство и отвезти куда надо…
Теория автомобиля гласит: вырабатываемая двигателем энергия расходуется на преодоление сопротивления воздуха и сопротивления качению. А что остается, то тратится на разгон или преодоление препятствий. У воздуха своя специфика. Во-первых, он начинает создавать сколько-нибудь заметное сопротивление на скоростях «более 60 км/ч» (так по учебнику), а по личному мотоциклетному опыту, так и вовсе после 80 км/ч. Во-вторых, сэкономить «на воздухе» удастся не так уж и много – процентов пять. Ими пренебрегать, конечно же, не стоит, но тут проявляется третий момент: вопрос достаточно громоздок, чтобы ему посвятить отдельную статью. А потому обратимся к сопротивлению качению.
По дороге катится шина, или «резина». Это прозвище точно отражает главный компонент шины и особенности ее качения. Дело в том, что, во-первых, резина податлива и упруга. А во-вторых, для сжатия резины нужно приложить заметно большую силу, чем та, под действием которой она затем распрямится. То есть часть энергии съедает внутреннее трение. Понятно, что большую часть работы берет на себя закачанный внутрь колеса воздух, но ведь и прогиб шины никуда не исчезает. Соответственно, чем сильнее прогибается резина, тем больше энергии остается у нее внутри. Чем быстрее катится шина, тем за меньшее время происходит прогиб, тем быстрее внутрь резины «закачивается» энергия, тем больше мощность сопротивления качению. И тем сильнее нагрев шины и ее износ.
Надо заметить, что шина не только огибает беговой дорожкой неровности дороги. В повороте протектор перемещается относительно боковин к центру – ученые мужи в таком случае говорят о «боковом уводе колеса». Еще более хитрая штука – деформация под действием тяговой или тормозной силы. Ведь обод передает шине усилие по всей окружности посадочной поверхности, а шина может передать его дороге только в пятне контакта. Впрочем, гистограммы, графики и эпюры мы оставим докторам шинных наук. Для нас же важно только то, что скорость вращения беговой дорожки шины может заметно отличаться от скорости вращения обода. То есть возникает своего рода «скольжение». Даже при отсутствии реального скольжения в пятне контакта.
Насколько оно велико? Теория автомобиля говорит, что максимальное ускорение или замедление достигается при проскальзывании примерно в 30%. И это грань срыва в полное и безоговорочное скольжение в пятне контакта. Но! Во-первых, никакой четкой границы не существует, да и не может существовать – резина же! А во-вторых, для разных шин эта величина будет разная. Любители точности могут запросить шинную компанию о конкретных величинах, но практической выгоды с этого получить не удастся.
Есть простой способ убедиться в справедливости сказанного самому. Понадобится полностью груженый автопоезд и хороший, не меньше километра длиной, «тягун» с уклоном не менее 10%. Его нужно проехать в два конца: на спуск – не пользуясь рабочими тормозами, а только «горным тормозом» или ретардером, а на подъем – как получится. Разница в расстояниях между одними и теми же ориентирами на спуск и подъем будет достаточной, чтобы ее было видно по счетчику спидометра (одометру). Разумеется, на большой дистанции спуски и подъемы компенсируют друг друга, и показания спидометра будут соответствовать реальной дистанции.
Зачем я останавливаюсь на этом так подробно? Все очень просто. Дорога есть дорога, и повлиять на ее неровности водитель не может. Разве что проедет чуть медленнее неровный участок. Поперечные прогибы шины также ограничены перспективой опрокидывания. Зато продольные почти полностью находятся во власти водителя.
«Эка глупость», – скажет матерый транспортник, – «главное, до буксования и юза не доводить, потому как при них-то и происходит главный износ». Что ж, спорить не буду. Именно так, при буксовании и торможении «на юз» износ в десятки, а то и сотни раз больше, чем при нормальном качении шины по дороге. Вот только всегда ли легко поймать тот момент, когда оные «буксование или юз» наступают? Может, посчитаем?
Стандартную массу автопоезда примем равной 40 тоннам. Реально, по дорожному законодательству, чуть меньше, но для удобства счета примем «круглое» число. Из этих тонн на ведущую ось приходится 10 т – четверть. А значит, даже при абсолютном, то есть стопроцентном сцеплении колес с дорогой придать автопоезду ускорение больше 2,5 м/с2 вы не сможете. Если же учесть, что идеал не достижим, то и 2 м/с2 выглядят перебором. При скорости более 30 км/ч в дело вступают динамические процессы в пятне контакта, способные еще уполовинить тяговое усилие. И что же остается?
Мощные двигатели современных тягачей обеспечивают им высокую энерговооруженность и очень малый расход топлива на высших передачах. Но на низших они легко срывают колеса на буксование. И всякое резкое движение педалями сцепления или «газа» чревато пробуксовкой. Вот она «тяжелая нога»! Но и без того: вспомните сказанное ранее. Чуть быстрее проехать более шершавый участок дороги, чуть резче повернуть, с рывком переключаться, признавать только два положения педали «газа» – открыто и закрыто… М-н-да… Тоже «тяжелая нога», и неизвестно, которая тяжелее. По ходу дела приходит еще одна мысль. Мы ведь говорили о тяговом усилии и ведущей оси. Но шине без разницы, разгоняться или тормозить. Ну, разве что из-за направленного протектора на аквапланирование при торможении раньше выйдет… Но это скорее для легковушек актуально. А в остальном – без разницы. А теперь представьте себе: все ускорение 40-тонной массы достигается не осью, а одним-единственным колесом!
Вроде, полная ерунда. Но давайте считать ускорение со знаком «минус», то есть замедление. На трехосном полуприцепе на каждое колесо приходится около четырех тонн. И если тормоза на одном из колес срабатывают раньше, то именно это колесо до некоторого момента и обеспечивает «рабочее торможение». Но уже при замедлении в 1 м/с2 это колесо давно заблокировано. Для сравнения: такое ускорение-замедление считается нормальным для пассажирского транспорта, поскольку при нем можно не только устоять на ногах, но даже от чтения книжки не отрываться! А в ПДД фигурируют несколько большие величины, в частности, для автопоезда – 5 м/с2. Правда, тут уже про ноги – хоть «тяжелые», хоть «легкие», говорить не приходится…
В заключение, чтобы тема «тяжелой ноги» была раскрыта полностью, расскажу вот что. Некогда для другого издания я делал «виртуальные тесты» грузовиков, проведенные в программе MVC, разработанной московскими специалистами. Она, кстати, используется автостроителями, в частности, МЗКТ. Тогда меня поразило, что в городском цикле увеличение мощности двигателя грузовика, а тем более автопоезда, вовсе не повышало средней скорости, зато влекло за собой резкое увеличение расхода топлива (расход резины программа не считала). Но если вдуматься, то компьютер только подтвердил давно известную истину: больше газу – резче тормоз. То есть вся лишняя солярка, потраченная на разгон, оборачивается дополнительным износом тормозных колодок. И только!
Вот уж воистину апофеоз «тяжелой ноги»!
Рекомендации по вождению:1. Не выпендривайся. Думай, что делаешь. И лучше до того, как вляпаешься в проблемы.
2. Никогда никуда не торопись. Думать надо «до», а не «после», а если не вышло, то лучше поздно, чем по этапу, а уж тем более – вперед ногами.
3. Кривая дорожка до добра не доводит. Чем ближе траектория к прямой, тем лучше. Соответственно, в повороте лучший радиус – наибольший из возможных. Здесь тоже весьма полезно «думать до».
4. Запас карман тянет. Из всех пригодных передач лучшая – самая высокая. Лучшие обороты двигателя – самые низкие. Что, заглох? Тьфу, блин! Мне что, про «думать до» в каждый пункт записывать?!
5. Расплескаешь! Старайся ехать так, чтобы стоящий на полочке над самым что ни наесть причинным местом стакан свежезаваренного чая не плеснул через край. Верный способ сберечь и топливо и резину!
6. Суперпилотаж. Пересечь мегаполис на АБСОЛЮТНО ИСПРАВНОМ автомобиле так, чтобы ни разу не потребовалось торможение ни двигателем, ни ретардером, ни педалью, ни ручником. Мне этот фокус несколько раз удавался, но, разумеется, не в «час пик». Попробуй, тебя ждет множество открытий!
