Chování RC modelu motocyklu při nízkých rychlostech a v zatáčce


 
Následující větou nenapíši nic překvapivého. Jízdě na kole nebo na motocyklu je třeba se naučit. A jakkoli bychom mohli mít pocit, že jízda na motocyklu je obtížnější, pravda je taková, že mnohem těžší je naučit se jezdit na kole.
 

Jízda na kole vlastně není ničím jiným, než sysifofsky téměř neustávajícím procesem vyrovnávání jednoho nedokončeného pádu za druhým, hned na jednu, hned zas na druhou stranu. Snadno si to lze ukázat vzájemným porovnáním stopy předního kola kola (bicyklu) a motocyklu po průjezdu např. kaluží. Stopa předního kola kola (bicyklu) se nepravidelně klikatí, kdežto stopa předního kola motocyklu je víceméně přímá.
 
Jízda s RC modelem motocyklu při nízkých rychlostech, a to jak přímá, tak v zatáčkách, se velmi blíží právě jízdě na kole (bicyklu), jen situace jezdce je obtížnější, protože mu chybí autentické informace o silách (gravitační, odstředivé a setrvačné) působících v daném okamžiku na těžiště modelu i o jeho poloze vůči svislé rovině procházející body dotyku kol s vozovku musíme odhadovat z chování modelu.
 

 
RC model se vlastně od skutečného motocyklu liší v jediném. Protože na něm chybí jezdec, který by natáčel přední kolo do požadovaného směru, využívá RC model co nejvíce samonatáčecího efektu tzv. “závleku” kola.
 

Dnes snad neexistuje nikdo, kdo by alespoň jednou v životě před sebou netlačil vozík v supermarketu, takže všichni ten jev známe - kolečka těchto vozíků jsou uchycena s velkým “závlekem”, takže se vždy poslušně natočí ve směru, kam vozík tlačíme.
 
Pokud se změní směr jízdy, pak na kolo působí síly (jednak síla třecí mezi kolem a vozovkou a pak síla od kroutícího momentu hmotnosti vozidla - čím vyšší úhel sklonu osy otáčení, tím výše musí kolo při stejném vybočení vozidlo “zvednout”), které ho natočí do nového směru jízdy, přičemž čím vyšší je hodnota závleku kola, tím větší tyto síly jsou.

 
V terminologii konstrukce motocyklů se tato veličina častěji nazývá “stopa” a pohybuje se v hodnotách cca 10 až 20% průměru kola. Jak je patrné z obrázku, u RC modelů motocyklů se blíží 50% průměru kola.

S klesající rychlostí jednostopého vozidla klesá i vliv tzv. “setrvačníkového efektu” kol (což je řada jevů, pro které je společné rovnoměrné rozložení hmoty rotující kolem středu otáčení - věnuji se jim podrobměji v povídání o tom, proč při jízdě neupadne nejenom model RC motocyklu), takže aby jezdec zabránil pádu, musí při přímé jízdě balancovat s vozidlem tak, aby jeho těžiště leželo ve svislé rovině procházející body styku kol s vozovkou, a při zatáčení hledat rovnováhu mezi silou gravitační na jedné straně a silami odstředivou a setrvačnou na straně druhé.

Než se budu věnovat principům zatáčení, pár slov k přímé jízdě RC modelu motocyklu. Že se nejedná o nic jednoduchého si uvědomí každý, kdo se někdy pokusil na kole (ale třeba i na motocyklu, což je snazší), přejet delší úzký přímý úsek, např. podélně po úzkém prkně. Ovládání RC modelu motocyklu je přitom velmi ztíženo skutečností, že jezdec nemá k dispozici jednak signály z tlakových senzorů (na zadku, nohou i v pažích), ale především informace z centra rovnováhy, které má k dispozici jezdec na skutečném jednostopém vozidle, a může se řídit pouze informací vizuální.

Jak se podrobněji zmíním dále, jednostopá vozidla se řídí naklopením, takže i při přímé jízdě každá výchylka těžiště RC modelu motocyklu od svislé roviny procházející body styku kol s vozovkou znamená naklopení modelu a tím i jeho odklonění se od přímého směru jízdy. Jistým řešením je využití samostabilizujícího vlivu kombinace třecí síly v kombinaci s odstředivou a setrvačnou silou při zrychlování modelu. Problém ale je “trefit se” do správného směru po té, co se model vzpřímí. A při necitlivých korekcích v extremním případě to může vypadat, jako na následující ukázce.



 

Z této ukázky je patrné, že pomalá přímá jízda jednostopého vozidla je nestabilní stav - stačí nepatrný podnět k porušení rovnováhy a jen samotné zrušení tohoto podnětu nestačí k návratu do původního stavu (učebnicovým příkladem takového stavu je koule na vrcholu kopce)

Je to dáno tím, že při pomalé přímé jízdě dominuje v těžišti jednostopého vozidla (modelu) vliv gravitační síly, proti které působí jen síla odporu vozovky v bodech dotyku kol a při jakémkoli naklonění vozidla (modelu) vzniká kroutící moment, který roste přímo úměrně délce ramene (R), na kterém gravitační síla působí.

 

Zabránit pádu jednostopého vozidla (modelu) při pomalé jízdě lze v takovém případě pouze dvěma způsoby, které jsou naznačeny na obrázcích.
 
Buď posunout bod dotyku s vozovkou (resp. svislou rovinu procházející body styku kol s vozovkou) pod těžiště vozidla (modelu).
 
Tento způsob využívá RC model motocyklu Thunder Tiger Ducati 999R, kdy pomocí natočení předního kola model pod těžiště podjede. To totiž setrvačnou silou pokračuje v původním směru pohybu.

Druhá možnost je naopak posunout těžiště nad bod dotyku s vozovkou (resp. na svislou rovinu procházející body styku kol s vozovkou).
 
Této možnosti využívá, jak si ukážeme v části věnované zatáčení RC modelů motocyklů, RC model motocyklu KYOSHO Honda NSR 500, kdy se jezdec modelu vysune do boku.
 

Komu by mé obrázky a povídání připadalo příliš abstraktní, tomu doporučuji návštěvu trialových soutěží, tzv. “šlapaček”, kde soutěžní jezdci předvádějí velmi názorně oba způsoby v praxi.

 
Následující ukázka jízdy RC modelu motocyklu Thunder Tiger Ducati 999R 1/5, kterou jsem pořídil sám (!) tak, že jsem levou rukou ovládal vysílač a pravou rukou pomocí digitálního fotoaparátu model filmoval, potvrzuje, že jízda jednostopého vozidla v zatáčce je stabilní stav - i silnější podnět nevede k úplnému porušení rovnováhy (proto bylo možné, abych mohl sám nafilmovat jízdu modelu, kdy necitlivé ovládání modelu jen levou rukou nevedlo k jeho pádu) a zrušení tohoto podnětu vede k návratu do původního stavu (učebnicovým příkladem takového stavu je koule na dně úžlabí).



 

Při silném zjednodušení si lze představit, že v těžišti jednostopého vozidla, které zatáčí, jsou vždy v rovnováze tzv. “kolmé složky” (k ose vozidla) gravitační a odstředivé síly - při stejné rychlosti vozidla (modelu) platí, čím menší poloměr zatáčky, tím větší odstředivá síla a, jak je patrné z obrázku, tím větší náklon vozidla (modelu)

Malé odbočení: Nedá mi to, abych nevyužil této příležitosti a nezmínil se o vysedávání závodníků v zatáčkách.
Tím, že jezdci vysednutím přenesou těžiště blíže středu zatáčení, zvětšují kolmou složku gravitační síly vůči ose procházející spojnicí bodů dotyku pneumatik s vozovkou a těžištěm. Aby byla zachována rovnováha, může (a vlastně musí - jinak by motocykl upadl) narůst i odstředivá síla tak, aby její kolmá složka nabyla stejné velikosti, jako kolmá složka gravitační síly.
A protože hmota motocyklu i poloměr otáčení, resp. úhel náklonu motocyklu, se nemění, je možné (a nezbytné) zvýšit rychlost průjezdu zatáčkou.

 
Ve skutečnosti se jedná o prostorový tzv. “nulový součet” několika vektorů působících v těžišti vozidla (modelu), který jsem na obrázku naznačil spíše symbolicky.
 

 
Sečteno a podtrženo:
 
Pomalá přímá jízda jednostopého vozidla (modelu) se vlastně sestává z neustále se střídajících menších nebo větších, prudších nebo povlovnějších zatáčení na jednu nebo druhou stranu.
 
Při samotném ovládání vozidla (modelu) přitom není důvod příliš dumat o tom, kterou ze (vektorů) je třeba zvětšit nebo zmenšit a jak se to projeví na dalších z nich. Stačí mít jen na paměti, že zmiňované vektory (především gravitační, odstředivá, hnací a setrvačná síla, ale také vliv třecí síly mezi koly a vozovkou) se navzájem ovlivňují takovým způsobem, že samy “hledají” tuto rovnováhu.
 
Pokud pomineme krajní případy tohoto “hledání”, tj. buď pád - při příliš malé hnací síle, nebo vzpřímené vozidlo (model) - při příliš velké hnací síle. pak důsledkem této rovnováhy je konkrétní úhel naklopení, a tím i poloměr zatáčení vozidla (modelu).
 
Přitom je důležité si uvědomit, že to platí i naopak, tj. že dosažený úhel naklopení vozidla (modelu) předurčuje možnou rovnováhu a tím především poloměr zatáčení.
 
Této fyzikální zákonitosti se budu dovolávat v příspěvku popisujícím možná konstrukční řešení, pomocí kterých lze na dálku ovládat směr jízdy RC modelu motocyklu.
 
Pro tuto chvíli si stačí jen pamatovat, že pro co nejrychlejší průjezd zatáčkou je potřeba co nejrychleji naklopit vozidlo (model) do potřebného úhlu.

 
 

17.7.2007


Co je nového u kamarádů:

MoNaKo - MOdelařina NA KOleně
MoNaKo - veškeré informace (nejen) o modelech lodí
RC.305
RC.305 - stránky věnované RC autům, scale a expedicím.