Центр тяжести и углы опрокидывания автомобиля

Короткобазный автомобиль имеет некоторые преимущества перед длиннобазным - это улучшение продольной проходимости и уменьшение радиуса разворота, а также меньшая масса, по сравнению со своим длинным "двойником". Но в то же время, короткая база имеет и отрицательные стороны. Во-первых, ухудшается устойчивость автомобиля при движении по плохой дороге на относительно высокой скорости. Во-вторых, при спуске или подъеме на крутом склоне увеличивается вероятность опрокидывания.

На фото показано примерное раположение точки центра тяжести автомобиля (вид сверху).

В основном, центр тяжести интересует владельцев внедорожников, периодически использующих свои автомобили в довольно сложных или даже экстремальных условиях, и дает представление об опасности опрокидывания автомобиля при определенных условиях.

Углом центра тяжести автомобиля является угол между горизонтальной плоскостью (землей) и линией, проходящей через крайнюю наружную точку контакта колеса с этой плоскостью и горизонтальной продольной линией, проходящей через центр тяжести автомобиля.

Углом бокового опрокидывания автомобиля является угол между горизонтальной плоскостью (землей) и плоскостью соприкосновения колес с опорной поверхностью, при котором начинается потеря устойчивости автомобиля. Иными словами, когда точка центра тяжести переходит за вертикальную линию, проходящую через крайнюю наружную точку контакта нагруженного колеса с опорной поверхностью, то начинается опрокидывание автомобиля.

Аналогично определяется и угол продольного опрокидывания автомобиля, где за точку контакта нагруженного колеса с опорной поверхностью берется крайняя, относительно оси наклона, точка. Угол продольного опрокидывания больше, чем бокового потому, что база автомобиля длиннее, чем его ширина. Это значит, что с увеличением длины колесной базы увеличивается угол продольного опрокидывания.

Хотя в реальной ситуации вперед можно опрокинуться и быстрее, поскольку в движениии вступают в силу и другие факторы - например, при спуске можно "уткнуться" в поверхность бампером, что только усилит переворачивающий момент. Различное давления в шинах также несколько меняет угол опрокидывания.

Консольный вес

Увеличение веса впереди передней оси или позади задней является плохим распределением масс с точки зрения развесовки автомобиля. Например, представьте, что вы подвесили запаску весом 50 кг на заднюю дверь своего внедорожника, т.е. позади задней оси. Чтобы подсчитать какое влияние это произвело на общую развесовку, проведем расчет по простой формуле:

(AddWeight * Offset) / Wheelbase + AddWeight,

где AddWeight - вес добавленного предмета (в данном случае вес запаски), кг; Offset - удаление добавленного предмета от задней оси, см; Wheelbase - колесная база автомобиля, см.

Возьмем примерные значения и получаем: (50 * 100) / 250 + 50 = 5000 / 250 + 50 = 20 + 50 = 70 кг

Это значит, что развесовка по осям изменилась не на массу добавленного предмета в 50 кг, а на 70 кг за счет удаленности предмета (в данном случае запаски) от задней оси. Т.е. получился своеобразный рычаг, в результате которого нагрузка на заднюю ось увеличилась, а на переднюю наоборот уменьшилась на 20 кг. © Фото: 4x4offroads.com