Цепная реакция

Вот вам простой вопрос — что происходит с задней подвеской мотоцикла при разгоне? Она сжимается, разжимается или с ней вообще ничего не происходит?

Поскольку при разгоне центр тяжести из-за инерции смещается назад, то вполне логично допустить, что задняя подвеска сжимается. Но это только часть правды. На самом деле, тяга на заднем колесе приводит в неочевидному эффекту, который в англоязычной прессе называется chain pull, то есть что-то вроде «цепное разжатие». Звучит коряво, но уж как есть. Он часто упоминается в различных статьях, о нем пишут и Паркс и Код, поэтому иногда мотообщественность посещают невнятные интуиции на эту тему. Давайте же подведем под них рациональную базу.

Для этого нужно посчитать моменты, возникающие в точке P, которая лежит на пересечении верхнего — натянутого — участка цепи и маятника. Cилу тяги Т можно разложить на две составляющие. Та, что проходит вдоль линии, соединяющей точку приложения тяги (то есть точку, где колесо касается земли) и точку P, не создает момента. А вот вторая, обозначенная на чертеже синей стрелкой с буквами Те, как раз и создает момент, разжимающий заднюю подвеску.

Для наглядности, я взял для чертежа картинку кроссового мотоцикла. На ней хорошо видно, что чем больше угол ?, тем больше момент (синяя стрелка длиннее при том же рычаге), и тем сильнее chain pull эффект. Этот угол является важным конструктивным параметром, ведь разница в поведении мотоцикла под тягой и на ровном газу зависит именно от него. О важности параметра свидетельствует тот факт, что на гранприйных байках можно регулировать высоту крепления маятника, подстраивая угол ? под особенности конкретной трассы.

Если внимательно посмотреть на рисунок, то можно заметить, что помимо этой высоты на угол ? также влияет длина маятника, положение ведущей звездочки и диаметр ведущей и ведомой звездочек. И конечно, на него влияет положение подвески, ведь чем выше поднято колесо, тем меньше угол. При езде по реальной дороге, колесо перемещается вверх и вниз, меняя и угол и положение точки P.

Кроме того, подвеска разжимается еще и потому, что маятник под тягой как бы толкает мотоцикл не только вперед, но и вверх. Если вы прислоните лестницу к стене дома и станете толкать ее нижний конец по земле, верхний конец начнет подниматься по стене. В случае мотоцикла вертикальная составляющая тяги стремится как бы «сломать» мотоцикл в точке крепления маятника к раме, разжимая тем самым подвеску. Очевидно, чем круче угол маятника (или лестницы), тем больше вертикальная составляющая тяги и тем сильнее разжимается подвеска. Если же подвеска сжата настолько, что маятник задран вверх, то картина меняется на противоположную и тяга работает на сжатие подвески, помогая инерции.

Результирующее действие всех трех сил на подвеску показано на этом графике синей линией. Хорошо видно, что с какого-то момента подвеска под тягой перестает разжиматься и начинается сжиматься.

Очевидно, что и сжатие, и разжатие одинаково плохо влияет на управляемость. В первом случае уменьшается клиренс, а значит подвеска хуже отрабатывается неровности дороги. Кроме того, в глубоком наклоне появляется опасность чем-нибудь зацепить асфальт. В случае разжатия положение центра тяжести становится выше, а значит увеличивается радиус поворота. Но особенно плохо, когда подвеска переходит из одного состояния в другое и одни неприятности мгновенно и непредсказуемо сменяются другими. Поэтому и конструкторы, и механики в паддоках стремятся так подобрать геометрические параметры подвески, чтобы ее работа зависела от тяги как можно меньше.

Легко заметить, что если мотоцикл оснащен карданной передачей, то эффект разжатия подвески усиливается, ведь точка P в этом случае совпадает с точкой крепления маятника к раме, а значит угол ? заведомо больше. (Кстати, эффект в данном случает называется не «chain pull», ведь цепи-то в конструкции нет, а «shaft jacking», что-то вроде «карданное поднятие».) Инженеры BMW придумали, как сделать маятник безконечно длинным, устранив этот эффект в принципе. Об этом — в следующем выпуске под тегом «Теория«.