Скорость колеблется

Скорость качалка (также известная как Shimmy , Tank Slapper , ^{[ 1 ]} или смертельный колебание )-это быстрое встряхивание из колеса (ы) транспортного средства, которое происходит на высоких скоростях и может привести к потере контроля. Он представляет собой быстрое (4–10 Гц) колебание в первую очередь управляемого колеса (ов) и вызвано комбинацией факторов, включая начальные нарушения и недостаточное демпфирование , которое может создать резонансный эффект. Первоначально остальная часть транспортного средства остается в основном не затронутым, пока не переведено в рыскания в ногах колебание с увеличением амплитуды , что приводит к потере контроля.

Транспортные средства, которые могут испытывать эти колебания, включают мотоциклы и велосипеды , скейтборды и, теории, любое транспортное средство с одной точкой рулевого поворота и достаточным количеством свободы управляемого колеса, включая то, что существует на некоторых легких самолетах с механизмом тройки , где нестабильность может происходить на скорости менее 80 км/ч (50 миль в час); Это не включает большинство автомобилей . Первоначальная нестабильность возникает в основном на высокой скорости и аналогична тому, что испытывает колеса для корзины и шасси для самолетов. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Теория

Устойчивое колебание имеет два необходимых компонента: недостановленная система второго или высшего порядка и механизм положительной обратной связи . Примером системы второго порядка с недостатком является система пружины -масса , где масса может качаться вверх и вниз (колебаться) при висящих на пружине.

устройство, известное как демпфер рулевого управления Если Shimmy не может быть спроектирован из системы, может использоваться , которое по сути представляет собой Notch Filter , предназначенный для укрепления Shimmy на его известной естественной частоте. ^{[ 4 ]}

Шимми обычно ассоциируется с деформацией (резиновых) шин. Тем не менее, это также можно наблюдать у неиндеформируемых (например, стальных) колес. Это явление можно объяснить, внедряя многокомпонентные силы сухого трения, ^{[ 5 ]} Помимо обычных сил, рассматриваемых в литературе.

Другим объяснением является то, что скорость колебания - это бифуркация Хопфа , математическое явление, в котором стабильная фиксированная точка динамической системы теряет стабильность в качестве изменения параметра, что приводит к ограниченному циклу (путь, по которому система следует неоднократно, зацикливается на себе в предсказуемой схеме, которую другие близлежащие поведения имеют тенденцию имитировать со временем). В случае скорости колебания система изменяется от одного состояния (стабильная езда) до второго состояния (постоянное амплитудное колебание), когда один параметр (скорость вперед или скорость воздуха) прогрессирует через критическую точку. ^{[ 6 ]}^{: 1} ^{[ 7 ]}^{: 1}

В двухколесных транспортных средствах

Ваббл или Шимми начинаются, когда некоторые в остальном незначительную неровность ускоряют колесо в одну сторону. Нерегулярность может быть колесом, которое находится вне раунда , неверного или вне баланса . ^{[ 6 ]} Когда колесо вращается, оно окажет циклическую системы (транспортное средство и прикрепленные аксессуары) нагрузку на раму транспортного средства, которая, если она соответствует резонансной частоте , может создать скорость колебания. ^{[ 6 ]} Во время вращения колеса в фазе прикладывается сила восстановления с ходом нерегулярности, и колесо поворачивается на другую сторону, где повторяется процесс. Если в рулевом управлении недостаточно демонстрации, колебание увеличится до отказа системы. Частота колебаний может быть изменена путем изменения скорости вперед, делая велосипед более жестким или легче, или увеличивая жесткость рулевого управления, из которого всадник является основным компонентом. ^{[ 2 ]} В то время как качание или Shimmy можно легко исправить путем регулировки скорости, положения или сцепления на руле, он может быть фатальным, если их неконтролироваться. ^{[ 8 ]}

Другие вещи равны, скорость колебания, как правило, с меньшей вероятностью встречается на горном велосипеде по сравнению с дорожным велосипедом, потому что рама горного велосипеда, как правило, имеет больше демпфирования от системы подвески , а ручки шин также производят некоторое демпфирование между автомобилем и дорогой интерфейс. ^{[ 6 ]}^{: 1}

Поскольку частота Shimmy не зависит от скорости велосипедов, гироскопические эффекты «явно не являются существенными для этого явления». ^{[ 2 ]} Было обнаружено, что пять лучших влияний на колебания являются боковой жесткостью передней шины, рулевого демпфера, высоты велосипедного центра масс, расстояния велосипедного центра масс от заднего колеса и жесткости поворота передней шины. ^{[ 3 ]}^{[ 9 ]}

Академическая статья, в которой исследовали колебание с помощью физических экспериментов и компьютерного моделирования, заключается в том, что было показано влияние на режим качающихся характеристик передних шин, инерции переднего кадра и жесткость шасси. , и инерция передней рамы о оси рулевого управления и уменьшающуюся жесткость боковой скольжения передней шины, улучшается демпфирование режима колеи, способствуя стабильности транспортного средства ». ^{[ 10 ]}

В одноколесных устройствах мобильности

Скорость колебания встречаются на электрических велосипедах ( EUC ) и одноприродных скейтбордах (например, на одном колесе ). «Чтобы исправить колебание с одним вошелостью, обе ноги должны быть перемещены, приводя их к положению, которое правильно обеспечивает центр тяжести. Контроллер Onewheel предназначен только для того, чтобы сбалансировать плату спереди до спины, не имея контроля над боковым -Сасадация "." ^{[ 11 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Хаф, Дэвид Л. (2000). "Глоссарий". Опытный мотоцикл: окончательное руководство по верховой езде (2 -е изд.). США: Bowtie Press. п. 253. ISBN 1-889540-53-6 Полем Скалька с танком: скорость колеблется настолько сильная, что руля стучат попеременно по бокам топливного бака
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Уилсон, Дэвид Гордон; Джим Пападопос (2004). Наука на велосипеде (третье изд.). MIT Press. Стр. 263–3 ISBN 0-262-73154-1 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Cossalter, Vittore (2006). Динамика мотоцикла (второе изд.). Lulu.com. С. 241–342. ISBN 978-1-4303-0861-4 .
^ Simos Evangelou, David Jn Limebeer, Robin S. Sharp и Malcolm C. Smith (октябрь 2006 г.). «Управление нестабильностью рулевого управления мотоциклом». Журнал IEEE Control Systems . Citeseerx 10.1.1.227.9657 . Для машин с жесткой передней рамой, для стабилизации режима колебания требуется демпфера рулевого управления на высоких скоростях, в то время как более старые, более гибкие машины могут потребовать демпфера рулевого управления на промежуточных скоростях. {{cite magazine}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Zhuravlev, V.Ph.; Klimov, DM (2010). «Теория мерцания явления». Механика твердых тел . 4 (3): 324–330. Bibcode : 2010mesol..45..324Z . doi : 10.3103/s00256544410030039 . S2CID 122904947 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Empfield, Dan (2015-04-24). «Скорость колебаться» . slowtwitch.com . Архивировано с оригинала 2015-06-07 . Получено 2019-08-23 .
^ Зинн, Леннард (2013-11-19). «Технические часто задаваемые вопросы: раздвоение и высокоскоростная шимми» . Velonews . Архивировано из оригинала 2019-08-24 . Получено 2019-08-23 .
^ Кеттлер, Билл (2004-09-15). «Авария убивает велосипедиста» . Mail Tribune . Получено 2016-07-10 .
^ Манфред Плёхл; Йоханнес Эдельманн; Бернхард Ангрош; Кристоф Отт (7 июля 2011 г.). «В режиме колебания велосипеда». Динамика системы транспортных средств . 50 (3). Тейлор и Фрэнсис: 415–429. Bibcode : 2012vsd .... 50..415p . doi : 10.1080/00423114.2011.594164 . ISSN 0042-3114 . S2CID 110507657 .
^ Мауро, Сальвадор; Фабрис, Давид (27–28 мая 2004 г.). Изучение стабильности двухколесного транспортного средства через эксперименты на дороге и в лаборатории (PDF) . Моден, Италия . Получено 2008-08-31 .
^ «Onewheel колеблется и чувствует себя нестабильным [как исправить колебание]» . Тропический колесник . 7 октября 2022 года.

Внешние ссылки

[1] Хаф, Дэвид Л. (2000). "Глоссарий". Опытный мотоцикл: окончательное руководство по верховой езде (2 -е изд.). США: Bowtie Press. п. 253. ISBN 1-889540-53-6 Полем Скалька с танком: скорость колеблется настолько сильная, что руля стучат попеременно по бокам топливного бака

[Wilson-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Уилсон, Дэвид Гордон; Джим Пападопос (2004). Наука на велосипеде (третье изд.). MIT Press. Стр. 263–3 ISBN 0-262-73154-1 .

[Cossalter-3] Jump up to: ^а ^{беременный} Cossalter, Vittore (2006). Динамика мотоцикла (второе изд.). Lulu.com. С. 241–342. ISBN 978-1-4303-0861-4 .

[4] Simos Evangelou, David Jn Limebeer, Robin S. Sharp и Malcolm C. Smith (октябрь 2006 г.). «Управление нестабильностью рулевого управления мотоциклом». Журнал IEEE Control Systems . Citeseerx 10.1.1.227.9657 . Для машин с жесткой передней рамой, для стабилизации режима колебания требуется демпфера рулевого управления на высоких скоростях, в то время как более старые, более гибкие машины могут потребовать демпфера рулевого управления на промежуточных скоростях. {{cite magazine}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[5] Zhuravlev, V.Ph.; Klimov, DM (2010). «Теория мерцания явления». Механика твердых тел . 4 (3): 324–330. Bibcode : 2010mesol..45..324Z . doi : 10.3103/s00256544410030039 . S2CID 122904947 .

[ST-6] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Empfield, Dan (2015-04-24). «Скорость колебаться» . slowtwitch.com . Архивировано с оригинала 2015-06-07 . Получено 2019-08-23 .

[VN_LZ-7] Зинн, Леннард (2013-11-19). «Технические часто задаваемые вопросы: раздвоение и высокоскоростная шимми» . Velonews . Архивировано из оригинала 2019-08-24 . Получено 2019-08-23 .

[8] Кеттлер, Билл (2004-09-15). «Авария убивает велосипедиста» . Mail Tribune . Получено 2016-07-10 .

[9] Манфред Плёхл; Йоханнес Эдельманн; Бернхард Ангрош; Кристоф Отт (7 июля 2011 г.). «В режиме колебания велосипеда». Динамика системы транспортных средств . 50 (3). Тейлор и Фрэнсис: 415–429. Bibcode : 2012vsd .... 50..415p . doi : 10.1080/00423114.2011.594164 . ISSN 0042-3114 . S2CID 110507657 .

[10] Мауро, Сальвадор; Фабрис, Давид (27–28 мая 2004 г.). Изучение стабильности двухколесного транспортного средства через эксперименты на дороге и в лаборатории (PDF) . Моден, Италия . Получено 2008-08-31 .

[11] «Onewheel колеблется и чувствует себя нестабильным [как исправить колебание]» . Тропический колесник . 7 октября 2022 года.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]