Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлен с гидропланирования (шины) )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Акваплан» перенаправляется сюда. Не следует путать с аквапланирование (спорт) , гидропланов (лодки) , Гидросамолет , гидросамолет , или Летающие лодки .
Схема шины для аквапланирования
Аквапланирование двух автомобилей

Аквапланирование или аквапланирование шинами дорожного транспортного средства , самолета или другого колесного транспортного средства происходит, когда между колесами транспортного средства и дорожным покрытием образуется слой воды , что приводит к потере тяги, которая не позволяет транспортному средству реагировать на управляющие воздействия. Если это происходит со всеми колесами одновременно, транспортное средство фактически становится неуправляемыми салазками . Аквапланирование - это явление, отличное от того, когда вода на поверхности дороги просто действует как смазка . Снижение сцепления на мокром асфальте даже при отсутствии аквапланирования. [1]

Причины [ править ]

Каждая функция транспортного средства, которая меняет направление или скорость, зависит от трения между шинами и дорожным покрытием. Канавки резиновой шины предназначены для отвода воды из-под шины, обеспечивая высокое трение даже во влажных условиях. Аквапланирование возникает, когда на шину попадает больше воды, чем она может рассеять. Давление воды перед колесом заставляет клин воды под передним краем шины подниматься с дороги. Затем шина скользит по водной глади с небольшим прямым контактом с дорогой, если таковой имеется, и с потерей результатов контроля. При акваплане с несколькими шинами автомобиль может потерять управляемость и скользить до тех пор, пока не столкнется с препятствием или не замедлится настолько, что одна или несколько шин снова коснутся дороги и трение не восстановится.

Риск аквапланирования увеличивается с увеличением глубины стоячей воды и чувствительностью автомобиля к этой глубине воды. [2] [3]

Коэффициенты глубины воды [ править ]

Колеи на дороге.
  • Глубина уплотненных колесных колей и продольных впадин : тяжелые автомобили со временем могут образовывать колеи на тротуаре, из-за которых вода скапливается.
  • Микро- и макротекстура дорожного покрытия : [4] Бетон может быть предпочтительнее горячего асфальта, поскольку он обеспечивает лучшее сопротивление образованию колеи, хотя это зависит от возраста поверхности и строительных технологий, используемых при укладке дорожного покрытия. Бетон также требует особого внимания, чтобы обеспечить его достаточную текстуру.
  • Дорожное покрытие поперечный уклон и оценка : [5] Поперечный уклон является степень , в которой поперечное сечение дороги напоминает перевернутую U. Более высокие поперечные склоны позволяют воде более легко слить. Уклон - это крутизна дороги в определенной точке, которая влияет как на дренаж, так и на силу, оказываемую транспортным средством на дороге. Транспортные средства с меньшей вероятностью будут летать на акваплане при движении в гору, и гораздо более вероятно, что это произойдет у подножия двух соединенных холмов, где вода имеет тенденцию скапливаться. Результат поперечного уклона и уклона называется градиентом дренажа.или «итоговая оценка». Большинство руководств по проектированию дорог требуют, чтобы уклон дренажа на всех участках дороги превышал 0,5%, чтобы избежать образования толстой водной пленки во время и после дождя. Области, где градиент дренажа может упасть ниже минимального предела 0,5%, находятся на входе и выходе внешних кривых с наклоном. Эти горячие точки обычно составляют менее 1% от длины дороги, но большая часть всех аварий, связанных с заносом, происходит именно там. Один из способов снижения риска аварии для проектировщика дорог - это переместить переход поперечного уклона с внешнего изгиба на прямой участок дороги, где поперечные силы меньше. Если возможно, переход с поперечным уклоном следует расположить с небольшим повышением или понижением, чтобы избежать падения градиента дренажа до нуля.Руководство по проектированию дорог Великобритании фактически призывает к размещению поперечного перехода на искусственно созданном склоне, если это необходимо. В некоторых случаях можно использовать водопроницаемый асфальт или бетон для улучшения дренажа в переходах поперечных откосов.
  • Ширина тротуара : более широкие дороги требуют большего поперечного уклона для обеспечения такой же степени дренажа.
  • Кривизна проезжей части
  • Интенсивность и продолжительность дождя

Факторы чувствительности транспортных средств [ править ]

  • Скорость водителя, ускорение, торможение и рулевое управление
  • Износ протектора шин : изношенные шины легче скользят по акваплану из-за недостаточной глубины протектора. Изношенный протектор приводит к аквапланированию примерно на 3–4 мили в час (5–7 км / ч) ниже, чем при использовании шин с полным протектором. [6]
  • Давление в шине: недостаточное давление может вызвать прогиб шины внутрь, поднимая центр шины и препятствуя очистке протектора от воды.
  • Соотношение сторон протектора шины : чем длиннее и тоньше пятно контакта , тем меньше вероятность того, что шина упадет в воду. Шины, представляющие наибольший риск, имеют малый диаметр и широкие. [ необходима цитата ]
  • Вес автомобиля : больший вес на правильно накачанной шине удлиняет пятно контакта, улучшая его соотношение сторон. Вес может иметь противоположный эффект, если шина недостаточно накачана.
  • Тип транспортного средства : комбинированные транспортные средства, такие как полуприцепы, чаще испытывают неравномерное аквапланирование, вызванное неравномерным распределением веса. Незагруженный прицеп полетит на акваплане раньше, чем его тянет кабина. Пикапы или внедорожники, буксирующие прицепы, также представляют аналогичные проблемы.

Не существует точного уравнения для определения скорости, с которой транспортное средство будет двигаться в акваплане. Существующие усилия основаны на эмпирических проверках. [6] [7] Как правило, автомобили начинают летать на акваплане со скоростью выше 45-58 миль в час (72–93 км / ч). [8]

Мотоциклы [ править ]

Мотоциклы выигрывают от узких шин с круглыми пятнами контакта в форме каноэ. Узкие шины менее уязвимы для аквапланирования, поскольку вес автомобиля распределяется по меньшей площади, а округлые шины легче отталкивают воду. Эти преимущества уменьшаются на более легких мотоциклах с естественно широкими шинами, например, в классе суперспорт . Кроме того, влажные условия уменьшают поперечную силу, которую может выдержать любая шина перед скольжением. В то время как скольжение в четырехколесном транспортном средстве можно исправить, это же скольжение на мотоцикле обычно приводит к падению водителя. Таким образом, несмотря на относительное отсутствие опасности аквапланирования во влажных условиях, мотоциклисты должны быть еще более осторожными, поскольку общее сцепление с дорогой снижается на мокрой дороге.

В автотранспортных средствах [ править ]

Скорость [ править ]

Можно приблизительно оценить скорость, при которой происходит полное аквапланирование, с помощью следующего уравнения.

Где давление в шинах в фунтах на квадратный дюйм, а результат - скорость в милях в час, когда транспортное средство начнет полностью гидроплан. [9] Рассматривая пример транспортного средства с давлением в шинах 35 фунтов на квадратный дюйм, мы можем приблизительно рассчитать, что 61 миля в час - это скорость, при которой шины теряют контакт с поверхностью дороги.

Однако приведенное выше уравнение дает лишь очень грубое приближение. Устойчивость к аквапланированию определяется несколькими различными факторами, в основном массой автомобиля, шириной шины и рисунком протектора, так как все они влияют на поверхностное давление, оказываемое шиной на дорогу в определенной области пятна контакта - узкая шина с большим весом. на ней, и агрессивный рисунок протектора будет противостоять аквапланированию на гораздо более высоких скоростях, чем широкая шина на легком автомобиле с минимальным протектором. Кроме того, вероятность аквапланирования резко возрастает с увеличением глубины воды.

Ответ [ править ]

Что испытывает водитель при движении в акваплане, зависит от того, какие колеса потеряли сцепление с дорогой, и от направления движения.

Если автомобиль едет прямо, он может немного расшататься. Если ощущения от дороги в нормальных условиях были высокими, они могут внезапно уменьшиться. Небольшие корректирующие управляющие воздействия не действуют.

Если ведущие колеса летают в акваплане, может возникнуть внезапный слышимый рост оборотов двигателя и индикации скорости, когда они начнут вращаться. В широком повороте на шоссе, если передние колеса теряют сцепление с дорогой, автомобиль внезапно уносится к внешней стороне поворота. Если задние колеса потеряют сцепление с дорогой, задняя часть автомобиля вылетит в занос. Если все четыре колеса акваплана будут двигаться одновременно, автомобиль будет скользить по прямой линии, опять же по направлению к внешней стороне поворота, если в повороте. Когда какое-либо или все колеса восстанавливают сцепление с дорогой, может произойти внезапный рывок в любом направлении, в котором указано колесо.

Восстановление [ править ]

Управляющие воздействия при аквапланировании имеют тенденцию быть контрпродуктивными. Если автомобиль не входит в поворот, ослабление педали акселератора может достаточно замедлить его, чтобы восстановить сцепление с дорогой. Рулевое управление может привести к заносу автомобиля, выход из которого будет затруднен или невозможен. Если торможение неизбежно, водитель должен действовать плавно и быть готовым к нестабильности.

Если задние колеса двигаются в акваплане и вызывают избыточную поворачиваемость , водитель должен повернуть в направлении заноса, пока задние колеса не восстановят сцепление с дорогой, а затем быстро повернуть в другом направлении, чтобы выпрямить автомобиль.

Предупреждение водителем [ править ]

Лучшая стратегия - избегать аквапланирования. Правильное давление в шинах, узкие и неизношенные шины и пониженная скорость по сравнению с умеренными на сухой дороге снизят риск аквапланирования, как и предотвращение стоячей воды.

Электронные системы контроля устойчивости не могут заменить методы безопасного вождения и правильный выбор шин. Эти системы основаны на избирательном торможении колес, которое, в свою очередь, зависит от контакта с дорогой. Хотя контроль устойчивости может помочь восстановиться после заноса, когда автомобиль замедляется достаточно, чтобы восстановить сцепление с дорогой, он не может предотвратить аквапланирование.

Поскольку скопившаяся вода и изменения дорожных условий могут потребовать плавного и своевременного снижения скорости, круиз-контроль не следует использовать на мокрой или обледенелой дороге.

В самолете [ править ]

Аквапланирование, также известное как аквапланирование, представляет собой состояние, при котором стоячая вода, слякоть или снег приводит к тому, что движущееся колесо самолета теряет контакт с несущей поверхностью, по которой он катится, в результате чего тормозное действие на колесо отсутствует. эффективен для снижения путевой скорости самолета. Аквапланирования может привести к снижению эффективности торможения колес в самолетах на посадке или прерывание на взлете , когда это может привести к самолету бежать от конца взлетно - посадочной полосы. Аквапланирование стало одной из причин аварии с самолетом Qantas Flight 1, когда он выехал за пределы взлетно-посадочной полосы в Бангкоке в 1999 году во время сильного дождя. Самолет с реверсивной тягой Торможение имеет преимущество перед дорожным транспортным средством в таких ситуациях, поскольку на этот тип торможения не влияет аквапланирование, но для его работы требуется значительное расстояние, так как оно не так эффективно, как торможение колес на сухой взлетно-посадочной полосе.

Аквапланирование - это состояние, которое может возникнуть, когда самолет приземляется на поверхность взлетно-посадочной полосы, загрязненную стоячей водой , слякотью и / или мокрым снегом. Аквапланирование может иметь серьезные негативные последствия для управляемости на земле и эффективности торможения. Три основных типа аквапланирования - это динамическое аквапланирование, обратное резиновое аквапланирование и вязкое аквапланирование. Любой из этих трех может частично или полностью вывести самолет из строя в любой момент во время разбега при посадке.

Однако этого можно избежать с помощью бороздок на взлетно-посадочных полосах. В 1965 году делегация США посетила Королевский авиастроительный завод в Фарнборо, чтобы осмотреть взлетно-посадочную полосу с бороздками для уменьшения аквапланирования и инициировала исследование, проведенное FAA и NASA . [10] Обработка канавок с тех пор была принята в большинстве крупных аэропортов по всему миру. В бетоне прорезаны тонкие канавки, которые позволяют отводить воду и еще больше снижают вероятность акваплана.

Типы [ править ]

Вязкий [ править ]

Вязкое глиссирование возникает из-за вязких свойств воды. Все, что нужно, - это тонкая пленка жидкости глубиной не более 0,025 мм [11] . Шина не может проникнуть в жидкость, и шина катится поверх пленки. Это может происходить на гораздо более низкой скорости, чем у динамического акваплана, но требует гладкой или гладкой поверхности, такой как асфальт, или зоны приземления, покрытой резиной, скопившейся после прошлых приземлений. Такая поверхность может иметь такой же коэффициент трения, как и мокрый лед.

Динамический [ править ]

Динамическое аквапланирование - это относительно высокоскоростное явление, которое возникает, когда на взлетно-посадочной полосе есть водяная пленка глубиной не менее 1/10 дюйма (2,5 мм). [11] По мере увеличения скорости самолета и глубины воды водный слой создает все большее сопротивление смещению, в результате чего под шиной образуется клин из воды. На некоторой скорости, называемой скоростью аквапланирования (V p ), восходящая сила, создаваемая давлением воды, равна весу самолета, и шина отрывается от поверхности взлетно-посадочной полосы. В этом состоянии шины больше не участвуют в управлении по направлению и тормозному действию.равно нулю. Динамическое аквапланирование обычно связано с давлением в шинах. Испытания показали, что для шин со значительными нагрузками и достаточной глубиной воды для протектора, так что динамическое давление напора от скорости действует на все пятно контакта, минимальная скорость для динамического аквапланирования (V p ) в узлах составляет около 9. умноженное на квадратный корень из давления в шинах в фунтах на квадратный дюйм (PSI). [11] Для давления в шинах самолета 64 фунта на квадратный дюйм расчетная скорость аквапланирования будет примерно 72 узла. Эта скорость предназначена для катящегося, нескользящего колеса; заблокированное колесо снижает V pдо 7,7 корня квадратного из давления. Следовательно, как только заблокированная шина начинает аквапланирование, оно будет продолжаться до тех пор, пока скорость не снизится другими способами (сопротивление воздуха или обратная тяга). [11]

Перевернутая резина [ править ]

Обратное резиновое (паровое) аквапланирование происходит при резком торможении, что приводит к длительному заносу заблокированных колес. Для облегчения этого типа аквапланирования требуется лишь тонкий слой воды на взлетно-посадочной полосе. При заносе шины выделяется достаточно тепла, чтобы водная пленка превратилась в подушку из пара, которая удерживает шину от взлетно-посадочной полосы. Побочным эффектом нагрева является то, что резина, контактирующая с взлетно-посадочной полосой, возвращается в исходное неотвержденное состояние. Признаками того, что самолет испытал обратное резиновое аквапланирование, являются характерные следы «обработанной паром» на поверхности взлетно-посадочной полосы и участок перевернутой резины на шине. [11]

Обратное резиновое аквапланирование часто следует за столкновением с динамическим аквапланированием, в течение которого пилот может заблокировать тормоза, пытаясь замедлить самолет. В конце концов самолет замедляется настолько, чтобы шины соприкасались с поверхностью взлетно-посадочной полосы, и самолет начинает заносить. Средство от этого типа акваплана - отпускание пилота тормозов, возможность раскрутки колес и умеренное торможение. Обратное резиновое аквапланирование коварно в том, что пилот может не знать, когда оно начинается, и оно может сохраняться до очень медленных наземных скоростей (20 узлов или меньше).

Снижение риска [ править ]

Любая шина для аквапланирования снижает как эффективность торможения, так и управляемость. [11]

Столкнувшись с возможностью аквапланирования, пилотам рекомендуется приземлиться на взлетно-посадочной полосе с бороздками (если таковая имеется). Скорость приземления должна быть как можно более низкой в ​​соответствии с требованиями безопасности. После того, как носовое колесо опущено на взлетно-посадочную полосу, следует применить умеренное торможение. Если замедление не обнаружено и есть подозрение на аквапланирование, следует поднять носовую часть и использовать аэродинамическое сопротивление для замедления до точки, при которой тормоза действительно срабатывают. [ требуется разъяснение ]

Правильная техника торможения очень важна. Тормоза следует нажимать с усилием, пока не дойдет до точки, близкой к заносу. При первых признаках заноса пилот должен сбросить давление в тормозной системе и дать колесам раскрутиться. По возможности следует поддерживать управление по курсу рулем направления. При боковом ветре, если произойдет аквапланирование, боковой ветер заставит ЛА одновременно отклониться от ветра (т. Е. Нос повернется навстречу ветру) [11], а также будет скользить по ветру (самолет будет иметь тенденцию скользить в направлении ветра). воздух движется). [ требуется разъяснение ] Для небольших самолетов поднятие носа вверх, как при посадке в мягком поле, и использование руля направления для аэродинамического поддержания контроля по курсу, при этом удерживая противветренный элерон в наилучшем положении, чтобы предотвратить подъем крыла, должно помочь. Тем не менее, избегайте посадки в сильный дождь, когда боковая составляющая ветра превышает максимально допустимую боковую ветру, указанную в Руководстве пилота.

См. Также [ править ]

  • Скользкость дороги
  • Сцепление (инженерное) , для эффектов, подобных аквапланированию
  • Фонтан Кугель

Ссылки [ править ]

В соответствии
  1. ^ Рон Kurtus (28 марта 2008). «Предотвращение потери тяги» . Школа чемпионов . Проверено 13 января 2012 . Когда поверхность мокрая, слой воды может действовать как смазка, значительно снижая тягу и устойчивость автомобиля. Если под шиной окажется достаточно воды, может произойти аквапланирование.
  2. ^ Гленнон, Джон С. (январь 2006). «Гидропланирование проезжей части - проблема с поперечным уклоном автомагистрали» . НАС. Архивировано из оригинала на 2009-01-03.
  3. ^ Гленнон, Джон С .; Пол Ф. Хилл (2004). Безопасность дорожного движения и судебная ответственность . Издательская компания "Юристы и судьи". п. 180. ISBN 1-930056-94-X.
  4. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 25 июля 2011 года . Проверено 28 марта 2009 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  5. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 07.02.2020 . Проверено 31 января 2010 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  6. ^ a b «Не теряйте хватку в сырую погоду». Потребительские отчеты . 76 (2): 49. Февраль 2011.
  7. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 24 июня 2009 года . Проверено 6 октября 2009 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  8. ^ Петерсен, Джин. «Лучшие и худшие шины в любых погодных условиях» . Потребительские отчеты . Проверено 30 июля 2017 года .
  9. ^ Хорн, Уолтер Б .; Дреер, Роберт К. (1 ноября 1963 г.). «Явления гидропланирования пневматических шин» . Техническое примечание НАСА : 56 - через сервер технических отчетов НАСА.
  10. ^ McGuire, RC "ОТЧЕТ ОБ ОПЫТАХ ВПП В НАЦИОНАЛЬНОМ АЭРОПОРТУ ВАШИНГТОНА" . Интернет-архив . Федеральное управление гражданской авиации . Проверено 5 февраля +2017 .
  11. ^ a b c d e f g "1/2009 G-XLAC G-BWDA G-EMBO Section 1" (PDF) . Отделение по расследованию авиационных происшествий . 2009: 58, 59. 0,25 мм для изношенных шин и 0,76 мм для новых шин. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
Общий
  • BNJ Persson; У. Тартаглино; О. Альбор и Э. Тосатти (2004). «Уплотнение является причиной скольжения резины на мокрой дороге». Материалы природы . 3 (7 ноября): 882–885. arXiv : cond-mat / 0412045 . Bibcode : 2004NatMa ... 3..882P . DOI : 10.1038 / nmat1255 . PMID  15531886 .
  • Умный автомобилист - Вождение под дождем
  • Справочник по полетам на самолетах, публикация FAA FAA-H-8083-3A, доступен для загрузки с веб-сайта службы стандартов полетов по адресу http://av-info.faa.gov .

Внешние ссылки [ править ]

  • Документ НАСА, описывающий аквапланирование, TN D-2056 «Явления аквапланирования пневматических шин».