Веломобиль, лигерад и другие транспортные средства с мускульным приводом - Заднеуправляемые рекамбенты Крэйга Корнелиуса
ГлавнаяБиблиотекаСтатьиЗаднеуправляемые рекамбенты Крэйга Корнелиуса

Заднеуправляемые рекамбенты Крэйга Корнелиуса

Заднеуправляемые рекамбенты Крэйга Корнелиуса

alt

Выгоды заднеуправляемых рекамбентов (далее - РЗРК) вдохновляют многих людей строить одиночные прототипы, которые часто получаются очень трудными в удержании равновесия. За десятилетний период автор построил семь различных заднеуправляемых прототипов, каждый из которых демонстрировал усовершенствования в способности наездника держать равновесие. В то время, как самые современные модификации были не настолько устойчивы, как переднеуправляемые аналоги, было продемонстрировано, что РЗРК может быть сделан, чтобы удовлетворительно выступать как гоночное транспортное средство.

Оригинальное название - Rear-steering recumbent bicycles
Автор - Крэйг Дж. Корнелиус (Craig J. Cornelius)
Источник - Human Power. The Technical Journal of The IHPVA. Vol.8 No.2. Spring 1990, стр. 6-7, 17-20
Перевод с английского - Илюха

0001x

Эксперименты с РЗРК

Большинство HPVшников достаточно умны, чтобы не связываться с концепцией РЗРК. Те, чья любознательность берет верх, обычно строят только один опытный образец, а при невозможности ехать на нем, записывают концепцию в неработающие. Некоторые из нас - любители неудач.

Зачем нужно руление задним колесом?

Один лишенный воображения инженер сказал мне с осуждением, - а чего еще ожидать от религиозного фанатика, - что концепция была "абсолютно очевидно неправильной". Но разве существующие конструкции рекамбентов безупречны? Если рассмотреть переднеуправляемый рекамбент (далее - РПРК) с некоторой объективностью, существующие конструкции показывают много проблем, отсутствующих в обычном велосипеде. Длиннобазные конструкции являются труднотранспортабельными и имеют слабо загруженные передние колеса, часто различных диаметров, потому что по соображениям привода предпочтительно большое заднее колесо. Также длиннобазные проекты имеют тенденцию быть несколько тяжелее, чем другие подходы. У короткобазных проектов слишком много веса на маленьких передних колесах приводит к большему сопротивлению качения и потенциальным проблемам устойчивости. У среднебазных проектов или место наездника слишком высоко от земли, или возможна проблема задевания ногой переднего колеса. Все проекты используют чрезмерно длинную цепь для соединения впереди установленных педалей с задним ведущим колесом.

Противопоставьте эти недостатки с гипотетическим переднеприводным РЗРК, проблемы стабильности которого решены. Колесная база может быть той же, что и у велосипеда, порядка 1020мм (40"). Развесовка может быть близка к 50/50, могут использоваться два одинаковых 686мм (27") колеса. Педали могут быть расположены вблизи ведущего колеса; можно использовать цепь обычной длины. Если руль расположен под сиденьем, он может быть вблизи управляемого колеса. Если бы проблемы стабильности были преодолены, все эти усовершенствования могли бы быть воплощены в РЗРК.

Устойчивость с передним и задним рулевым колесом

Что делает переднеуправляемые байки (далее - БПРК) устойчивыми, а заднеуправляемые (далее - БЗРК) - неустойчивыми? В простейшем виде байк можно представить как двухмассовую систему. Большая масса состоит из основной рамы, наездника, ведущего колеса и т.д., а меньшая масса - из рулевой рамы (вилки), управляемого колеса, руля и т.д. Наездник удерживает равновесие, управляя скоростью системы и рулевым углом напрямую, а углом наклона опосредованно. Во время устойчивого маневра, движения по прямой, или выполнения поворота с постоянным ускорением, два главных нарушения системы относятся к рулевому углу, который прежде всего связан с рулевой рамой, или к углу наклона, который прежде всего имеет отношение к основной раме. У правильно разработанного БПРК есть механизм коррекции каждого из этих отклонений.

Отклонения рулевого угла исправляются явлением кастера. Кастер, или положительный трейл, определяется как расстояние от точки контакта управляемого колеса с поверхностью до пересечения рулевой оси с поверхностью, против направления желаемого движения. Положительный трейл приводит к вращающему моменту, возникающему всякий раз, когда плоскость рулевого колеса не совпадает с направлением движения. Для маленьких рулевых углов этот вращающий момент примерно пропорционален рулевому углу, и направлен на уменьшение рулевого угла. В результате любое изменение рулевого угла исправляется отрицательной обратной связью, связанной с положительным трейлом.

Отклонения угла наклона исправляются явлением поворота наклоном. Кинематика типичного байка такова, что тенденция системы уменьшить свою потенциальную энергию приводит к вращающему моменту, который поворачивает байк в направлении, в котором он наклонился. Как результат, отклонение, которое заставляет основную раму наклоняться в сторону, инициирует поворот в направлении падения. Радиальное ускорение из-за этого поворота приводит к силе, которая действует так, чтобы поднять байк из падения. Как и положительный трейл, поворачивающий наклон приводит к отрицательной обратной связи с вызвавшим его отклонением.

Механизмы положительного трейла и поворачивающего наклона позволяют байку ехать без рук наездника на руле. Кроме того, эти механизмы обычно достаточно сильны, чтобы позволить байку оставаться в вертикальном положении без вмешательства наездника выше некоторой минимальной скорости. Самостабилизация БПРК - прямой результат положительного трейла, и поворачивающего наклона. К счастью, оба механизма происходят в БПРК вместе.

У БЗРК положительный трейл приводит к обратному поворачивающему наклону, и наоборот, поворачивающий наклон присутствует только при отрицательным трейле. Я исследовал многочисленные комбинации плеча вилки и наклона вилки для одноосевых рулевых систем, так же как многих четырехзвенных позиционирующих механизмов, и не нашел метода руления, который бы сочетал и положительный трейл, и поворачивающий наклон. Эта неспособность получить оба механизма, корректирующих отклонение, в одной конфигурации, является причиной, почему БЗРК по своей природе неустойчивы. При разработке простого БЗРК нужно выбирать между положительным трейлом, рулящим наклоном, или нейтральной конфигурацией, которая не проявляет никакого явления.

Эксперименты с РЗРК

Я построил свой первый РЗРК из фанеры в течение лета 1978. У него были колеса 508мм (20") и четырехзвенный механизм позиционирования колеса, без наклона и с отрицательным трейлом около 76мм (3"). Высота сиденья составляла около 152мм (6") и байк был практически неуправляемым.

В 1981 Джерри С. Онуфер (Jerry S. Onufer) и я решили построить РЗРК изменяемой конфигурации, чтобы повторить и уточнить исследования Ли Х. Лэйтермэна (Lee H. Laiterman) РЗРК в 1976-1977, как часть его студенческого тезиса в МТИ. Лэйтермэн исследовал влияние эффектов трейла, колесной базы и параметров рулевого управления на стабильность. У его байка была высота сиденья 610мм (24"), каретка высотой 432мм (17"), угол наклона спинки сиденья 70 градусов, колеса 508мм (20") и вертикальная рулевая ось. Он, очевидно, не исследовал угол наклона вилки. Paper on tire-slip-angle effects убедило его, что отрицательный трейл является желательной конфигурацией, и хотя он исследовал и положительный, и отрицательный трейл со смещением вилки 203мм (8"), он выбрал свой минимальный отрицательный трейл 25мм (1") как оптимальную конфигурацию. When one considers that tires have some inherent amount of pneumatic caster, использование незначительного отрицательного трейла, возможно, фактически привело к нейтральной конфигурации, которая не показала ни кастера, ни поворачивающего наклона. РЗРК требуют некоторый тип рулевого механизма, который реверсирует направление ввода. Лэйтермэн использовал систему шкива и троса, у которой был очень нетребовательное отношение входа/выхода 2.5:1. Он также сделал вывод, что короткие колесные базы более устойчивы, чем длинные, и установил 875мм (35"). В приватном общении Дэвид Гордон Вилсон (David Gordon Wilson) сообщил по секрету, что на том РЗРК Лэйтермэна было «почти невозможно поехать». Онуфер и я хотели узнать, насколько трудным было «невозможное», так как на нем должно было балансировать легче, чем на моем первом РЗРК, if only by merit of its seat height.

Регулируемый РЗРК MK-I

Изменяемый РЗРК MK-I

Изменяемый РЗРК MK-I использовал колеса 508мм (20"), имел высоту сиденья 508мм (20"), почти вертикальную спинку, высоту каретки 406мм (16"), колесную базу 1020-1270мм (40-50"), одноосевую рулевую вилку, которая могла поворачиваться на ±30 градусов от вертикали, и смещаемую до 100мм шагом 25мм (4" по 1"). Смотрите фотографию. Рулевое управление осуществлялось через стержень со сферическими шарнирами, с отношением управления на входе/выходе около 1:1. За исключением изменяемого наклона вилки и рулевого управления, MK-I был подобен РЗРК Лэйтермэна.

Когда мы попытались поехать на MK-I, стало очевидно, что независимо от смещения и наклона вилки, мы не могли тронуться на РЗРК из неподвижного положения. С внешней поддержкой после достижения скорости критического равновесия (СКР) , становилось возможным ехать в конфигурациях со смещенной наклоненной вилкой, дающих любой положительный или небольшой отрицательный трейл. Трогание с полной остановки, казалось, было главным препятствием рулению задним колесом.

В течение лета 1981 было испытано довольно много подходов, чтобы трогаться с места без поддержки. Некоторые были весьма причудливы. Становилось ясно, что выше СКР конфигурации с положительным трейлом казались легче в управлении, чем конфигурации с отрицательным трейлом, и что у наклона вилки был небольшой позитивный эффект. Это было тогда, когда я вспомнил велосипед 1869 из книги «Wheels and Wheeling». У велосипеда Лаубаха была полурекамбентная посадка, (такая же, как и у многих велосипедов), и его рама была подвижно соединена так, что вертикальная рулевая ось проходила под сиденьем. Так как сиденье было присоединено к передней раме наряду с ведущим колесом, технически это был РЗРК. У него были колеса 927мм (36.5") и трейл составлял приблизительно 508мм (20"). В то время, как автор модерна признал транспортное средство очень трудноуправляемым, современные отчеты были намного более благоприятными.

Думая о велосипеде Лаубаха, я увеличил трейл на 305мм (12"). Характеристики на скорости были улучшены, и СКР снизилась, но старт с места без посторонней помощи все еще был невозможен. Интересно отметить наблюдение Лэйтермэна относительно больших положительных трейлов: «Увеличение трейла, что удивительно, не делало управляемость хуже, как ожидалось, а скорее препятствовало сверхповорачиванию, происходящему в начале поворота. Однако, как только поворот был выполнен, байк ощущался неохотно выходящим из поворота, чтобы вернуться к прямому курсу». Следующим шагом было увеличение трейла до 610мм (24"). На этой стадии у байка была колесная база 1600мм (63") и центр тяжести вблизи переднего колеса. Трейл 610мм (24") был достаточен, чтобы позволить самостоятельный старт, и хотя это выглядело странным и рулевые усилия были большими, но балансирование была легким. Большой положительный трейл, казалось, был решением проблемы старта.

В четырех последующих модификациях проекта намерение состояло в том, чтобы использовать большой положительный трейл, но минимизировать некоторые из отрицательных факторов, связанных с таким подходом. В модификации MK-II вертикальноосевой четырехзвенник был заменен на одноосевой механизм позиционирования колеса. Колесная база РЗРК была уменьшена приблизительно до 1070мм (42") и мгновенный центр рулевой тяги был расположен приблизительно в 914мм (36") от оси заднего колеса. Трейл был 914мм (36"), когда колесо было по центру, но уменьшался до 102мм (4") к тому времени, когда рулевая тяга поворачивалась до 30 градусов. Идея состояла в том, чтобы иметь большой трейл для того, чтобы стартовать, но уменьшать трейл для компактных поворотов, таким образом минимизируя большие боковые смещения, следующие из больших трейлов. Хотя концепция четырехзвенной тяги была переработана несколько раз разными управляющими связками, она никогда не работала так же, как одноосевой подход, и была заброшена.

Модификация MK-III вернулась к одноосевой конструкции, но ось переместилась под сиденье и были использованы подшипники, рассчитанные для больших нагрузок, исходящих от консольного заднего колеса. Лаубах использовал пару одинаковых шестерен (equal gear quadrants) для реверсивного рулевого управления. Вместо этого я использовал следящий элемент, прикрепленный к рулевой раме, перемещающийся по планке с прорезью, прикрепленной к рулю. В то время, как длина выходной связки была фиксированной, длина входной связки увеличивалась с углом руля по переменному отношению управляющего механизма. MK-III использовался, чтобы испытать трейл 762, 965 и 1170мм (30", 38" и 46") с управляющими входными/выходными отношениями от 1.5:1 до 3:1. Самая удобная конфигурация использовала трейл 762мм (30"). и входное/выходное отношение 2:1. Точка убывающей выгоды от трейла была найдена, большее значение становилось непрактичным из-за перспективы складывания.

РЗРК MK-IV с изменяемым наклоном

РЗРК MK-IV с изменяемым наклоном

Модификация MK-IV имела трейл 762мм (30"), отношение входа/выхода 2:1 и позволяла изменять наклон рулевой оси на ±21 градус от вертикали с шагом 7 градусов. Высота сиденья была увеличена до 610мм (24"), спинка была вертикальна, и высота каретки оставалась 406мм (16"), В то время как с трейлом 762мм (30") MK-III с вертикальной осью казался приемлемо работающим при движении по прямой линии, управление казалось плохим во время компактных медленных поворотов. Чувствовалось, что наклон рулевой рамы улучшит эту проблему. Вопреки ожиданиям, угол наклона, который соответствовал пику потенциальной энергии, когда колеса были прямо, (при этом верхний подшипник был сдвинут назад, а нижний вперед), привел к наилучшей управляемости. В то время, как при полном 21 градусе от вертикали было лучше поворачивать, это также оказывало дестабилизирующее влияние во время движения прямо. Поворот приблизительно на 14 градусов от вертикали (угол вилки 76 градусов), был выбран как компромисс между прямолинейными и поворотными характеристиками. В такой конфигурации была наилучшая низкоскоростная устойчивость, чем у всех предыдущих и последующих модификаций.

Вдохновленный активностью IHPVA на EXPO86, я решил построить РЗРК, который мог бы соревноваться на IHPVSC. Я прошел курс пайки латунью весной 1987 и был готов перейти от фанеры, алюминия и заклепок к хромомолибденовым трубам. В то время я ездил исключительно на РПРК Аватар-2000 еще с осени 1984. Хотя я и был быстро покорен его комфортом, но разочарован его круизной скоростью на ровной дороге, которая была приблизительно на 1.5м/с (3 мили в час) медленнее, чем у моего обычного велосипеда. Мои выводы заключались в том, что Аватар жертвовал аэродинамической эффективностью в пользу комфорта. Гоночный РЗРК должен был предоставлять более аэродинамическую посадку.

Начиная с первых четырех модификаций, все были с относительно вертикальной посадкой и использовали шины 20x1.375, и я чувствовал, что будет благоразумно построить последнюю фанерно-алюминиевую модификацию, чтобы проверить эффективность более лежачей посадки и колеса большего диаметра на стабильность. Модификация MK-V использовала шины 700x25C, высота сиденья была 483мм (19"), угол наклона спинки сиденья 45 градусов, и высота каретки 610мм (24"). Угол вилки был 75 градусов, и плечо вилки могло составить или 457, или 610мм (18" или 24"), в зависимости от того, были рули впереди или позади рулевой оси. Конфигурация с плечом 610мм (24") показала большую устойчивость. Хотя на MK-V все еще не получалось трогаться с места без помощи, СКР увеличилась и малоскоростная устойчивость ухудшилась более экстремальной позой наездника. Так как меня интересовал потенциал скорости РЗРК и способность стартовать без посторонней помощи, я не был озабочен деградацией низкоскоростных качеств. Поскольку модификация была все еще неустойчива, но ездила, наездник вынужден был быть бдительным, управляя транспортным средством. Удаление одной руки с руля на скорости могло привести к вилянию с большой амплитудой, что было очень пугающе. Хотя эта проблема не была устранена, она была значительно уменьшена увеличением управляющего входного/выходного отношения от 2:1 до 3:1. (В финальной гоночной версии был добавлен гидравлический рулевой амортизатор, и стало возможно доставать, пить из бутылки и возвращать ее на место на скорости с лишь очень незначительными отклонениями от направления). Последняя проверка должна была оценить круизную скорость MK-V на местном велодроме. Дефицит скорости в 1.5м/с (3 мили в час) был покрыт, проект гоночного РЗРК был завершен и назван VelAero.

VelAero

Фотографии показывают некоторые технические детали VelAero. Колесная база составляет 1020мм (40"), высота сиденья 470мм (18.5"), высота каретки 597мм (23.5"), рулевой угол 15 градусов, плечо вилки 508мм (20") и развесовка около 45/55 перед/зад. Рулевой механизм с переменным отношением имеет входное/выходное отношение 3:1, когда стоит прямо, но прогрессивно убывает, так что 47.4 градуса поворота руля дают 30 градусов поворота рулевой рамы. Масса составляет 15кг (34 фунта).

РЗРК VelAero

VelAero

VelAero при рулевом угле 30 градусов

VelAero при рулевом угле 30 градусов

Рулевой механизм и амортизатор VelAero

Рулевой механизм и амортизатор VelAero

В течение лета 1988 на VelAero было пройдено в общей сложности более 800км (500 миль) поездками до 80 км (50 миль) длиной. Транспортное средство проявило неожиданный феномен устойчивости, значительно увеличивающейся во время ускорения. Так, хотя на VelAero нельзя было держать равновесие медленнее 2-3м/с (4-5 миль в час) без существенного виляния, стартовать было нетрудно. Связанное с ускорением увеличение стабильности было также очевидно во время спринтов на скоростях выше 13м/с (30 миль в час). Во время подъемов в гору, виляние происходило ниже 4м/с (8 миль в час), таким образом ограничивая подъемы 5 процентами или меньше. Для сравнения, СКР Аватара составляет менее 0.5м/с (1 миля в час) на равнине и 2м/с (3-4 мили в час) на крутых холмах.

Эффекты стабильности при большом положительном трейле

Как большой положительный трейл улучшает устойчивость при рулении задним колесом?, Кажется, есть по крайней мере три различных механизма. Так как трейл этих конструкций правильно ориентирован, эти механизмы компенсируют отрицательные эффекты, связанные с обратным поворачивающим наклоном.

Зависимость 1/R от трейла

Зависимость 1/R от трейла

Первый механизм - то, что увеличение положительного трейла приводит к уменьшению нежелательной положительной обратной связи, которая сопровождает обратный поворачивающий наклон. Предположим, что БЗРК переклонился. Сила тяжести, действующая через центр тяжести, заставляет транспортное средство выходить из поворота так, что центр тяжести снижается. Если БЗРК движется, радиальное ускорение вследствие поворота производит силу, которая делает поворот еще сильнее. Это - нежелательный эффект положительной обратной связи. Мера этой положительной обратной связи - величина силы радиального ускорения, которая произведена для заданной величины бокового смещения центра тяжести. Для заданной угловой скорости радиальное ускорение пропорционально 1/R, где R - радиус поворота, измеряемого по центру тяжести. Для заданного бокового смещения центра тяжести, меньшее значение 1/R, меньше сила положительной обратной связи и менее неустойчивая конфигурация. Иллюстрация 1 изображает 1/R для различных состояний трейла в случае с БЗРК с колесной базой 1.2м (48") и распределением массы 55/45. БЗРК считается вертикальным, угол наклона не предполагается, смещение центра тяжести составляет 25мм (1") в сторону и R рассчитывается как расстояние между центром тяжести и пересечением осевых линий колес. В точке 1 конфигурация подобна желательному поворачивающему наклону, который демонстрирует БПРК. Точка 2 представляет трейл, обратный точке 1. Величина обратной связи - та же самая, но действует с увеличением наклонного отклонения вместо его уменьшения. Положительный трейл значительно увеличен в точке 3, положительная обратная связь значительно уменьшена. В то время как явление поворачивающего наклона еще обратное, величина обратной связи в точке 3 ближе к требуемому значению в точке 1, чем в точке 2. Заметьте также, постоянное уменьшение в дальнейшем оборачивается увеличением трейла. Большое увеличение положительного трейла уменьшает дестабилизирующую положительную обратную связь, которая сопровождает обратный поворачивающий наклон.

Модель смещения центра тяжести

Модель смещения центра тяжести

Второй механизм относится к центру тяжести, перемещаемому из поворота, когда используется большой положительный трейл. Это смещение центра тяжести частично компенсирует наклоняющие отклонения. Взгляните на иллюстрацию, где представлен вид БЗРК спереди. М - это масса, I - массовый момент инерции относительно центра тяжести, X - абсолютное боковое смещение центра тяжести, и relX - относительное смещение центра тяжести от невесомой внешней рамы. Эта внешняя рама предоставляет возможность транспортному средству вращаться вокруг оси основания, проведенной через точки контакта шин. Абсолютное ускорение, ddX, может быть определено как функция относительного ускорения, ddrelX, M, I, H.

ddX=ddrelX × (I / (I + H2 × M)

Заметьте, что ddX имеет то же самое направление, но меньше, чем ddrelX. Из ускорения выводится, что смещения X и relX находятся в том же направлении и в том же отношении. Предположим, что транспортное средство наклонено так, чтобы поворачивать вокруг P, так что центр тяжести переместился вправо. Чтобы компенсировать это, наездник направляет транспортное средство вокруг точки вращения направо к точке P. Относительное смещение, и следовательно абсолютные смещения, происходят влево, частично исправляя начальное отклонение. Даже прежде, чем поворот начнется, акт руления вызовет частичную компенсацию отклонения. Радиальное ускорение, связанное с поворотом, завершает компенсацию отклонения. В типичной конфигурации БПРК, статическое смещение центра тяжести, связанное с рулением, направлено к радиусу поворота и увеличивает отклонение, но трейлы и величины смещений являются маленькими. Только вместе с большим трейлом абсолютные смещения центра тяжести становятся значимыми факторами в улучшении стабильности.

Отклонение, которое наклоняет основную раму, производит пару сил, состоящую из силы тяжести, действующей через центр тяжести, и силы сопротивления, перпендикулярной плоскости колес, вызванной контактом шины. Эта пара сил имеет тенденцию выводить БЗРК из поворота, понижать центр тяжести и увеличивать наклоняющее отклонение. Во время ускорения образуется вторая пара сил, состоящая из силы тяги, действующей на переднюю шину и силы Далемберта, действующей через центр тяжести, и вызывающей тенденцию уменьшать любой рулевой угол. Ускоряющая пара сил противостоит наклоняюще-отклоняющей паре сил, уменьшая нежелательные эффекты положительной обратной связи обратного поворачивающего наклона. В то время, как величина наклоняющего отклонения не связана с трейлом, величина ускоряющей пары сил непосредственно связана с ним, для заданного рулевого угла. В результате стабильность ускорения становится существеннее большого положительного трейла, и как результат, РЗРК легко стартует с места.

Можно было бы ожидать, что если ускорение стабилизирует VelAero, то замедление в форме торможения уменьшало бы стабильность. Это не стало проблемой на практике, поскольку заднее торможение используется лишь в исключительных случаях. Торможение задним колесом также производит пару сил, которая противостоит паре наклон-отклонение.

Заключение

Создание и оценка VelAero отмечают 10 лет экспериментов с РЗРК. В то время, как я был разочарован его ограничением скорости критического баланса 2м/с (5 миль в час) на равнине и 4м/с (8 миль в час) на холмах, что препятствовало мне заменить Аватар как свой универсальный байк, VelAero достиг проектных целей быть рекамбентом, уверенно управляемым в гоночной ситуации. Подъем высоты сиденья и наклон наездника вперед, как на MK-IV, очевидно, улучшил бы СКР, но по слишком высокой цене за качество. (Фактически, после IHPVSC в 1988, Клайв Баклер (Clive Buckler), известный по Поло-байку (Polo Bike), построил "моноцикл с прицепом" (unicycle with trailer), подобный РЗРК, но значительно более вертикальный, чем MK-IV, с плечом вилки приблизительно 406мм (16"). Байк, как сообщают, чрезвычайно управляем.) Дальнейшая точная настройка трейла VelAero и плеча вилки могла бы позволить СКР еще несколько снизиться, но, вероятно, недостаточно, чтобы конкурировать с РПРК. Как результат, я чувствую, что устойчивость VelAero близка к максимуму для подхода с длинным трейлом к РЗРК, дающего низкую посадку наездника. К сожалению, степень устойчивости недостаточна для рекамбента общего назначения.

Я чувствую, что мой успех с VelAero должен подчеркнуть, что оклеветанная концепция РЗРК получила возможность решения компоновочной проблемы рекамбента. В то время, как VelAero ни в коем случае не окончательное решение, его характеристики являются весьма удовлетворительными для гонок, и намного лучше чем, как сказали многие "эксперты", было возможно. Важный урок, касающийся благоприятных эффектов длинного трейла - то, что проблема заднеуправляемой устойчивости требует решений, которые будут радикально отличаться от обычной переднеуправляемой геометрии.

Дальние полеты при помощи человеческой силы казались невозможными, пока не произошли революционные прорывы. Революция в разработке РЗРК еще только ждет своего прорыва.

Ссылки

1. L.H.Laiterman, Theory and Applications of Rear Steering in the Design of Man Powered Land Vehicles, B.S. Thesis, MIT, 1977.

2. S.H.Oliver and D.H.Berkebile, Wheels and Wheeling, the Smithsonian Cycle Collection (Washington: Smithsonian Institution Press, 1974) :36-37

3. R.Stuart, Rear Steering, Part Three, NWHPVA Newsletter (Vol. IV, No.5, Sept-Oct. 1988) :6

Постскриптум

Остался вопрос, "насколько может быть понижена СКР у РЗРК с низкой посадкой при использовании подходов с длинным трейлом?" Конфигурация с бесконечным трейлом может быть выполнена с задним колесом, которое перемещается поперечно, оставаясь параллельным переднему колесу. Это асимптотический случай для прямолинейного маневрирования.

С учетом этого, версия MK-V была позднее модифицирована установкой параллелограмного четырехзвенного механизма для перемещения заднего колеса. The linkage's actual instant center был не меньше, чем 7600мм (300") впереди осевой линии заднего колеса. Заднее колесо перемещалось поперечно на 100мм (4") при рулевом входе 25 градусов поворота. Смотрите фотографию.

Параллелограмный механизм управления колесом на РЗРК MK-VI (вид снизу)

Параллелограмный механизм управления колесом на РЗРК MK-VI (вид снизу)

Поскольку конфигурация MK-VI могла делать только очень незначительные рулевые корректировки, тестирование было ограничено прямолинейной ездой. Несмотря на это ограничение, в тестах один на один с VelAero стало ясно, что MK-VI легче трогался и имел заметно более низкую СКР, чем VelAero. Так как на MK-VI отсутствовал спидометр, фактическая СКР не была измерена. Несмотря на усовершенствование, на медленной скорости характеристики MK-VI не были столь же хороши, как у Аватара.

Фактическое выполнение этого подхода потребовало бы двухфазной рулевой системы, в которой заднее колесо могло перемещаться параллельно переднему для небольшого рулевого входа, и поворачиваться под углом к переднему для большего входа. Поведение VelAero на малой скорости могло быть заметно улучшено, но за счет увеличения сложности.

Craig J. Cornelius
22917 N.E. 20th Place
Redmond, WA 98053
USA

Крэйг Корнелиус (Craig Cornelius) - инженер-механик, живет в Редмонде, штат Вашингтон, США (Redmond WA), получил степень доктора философии в университете Висконсина, ведет исследования human-power generation. Сейчас он работает над переднеуправляемым рекамбентом с изменяемой колесной базой, подвеской и вспомогательным ручным приводом.

Письмо в редакцию

Источник - Human Power. The Technical Journal of The IHPVA. Vol.8 No.1. Summer 1990., стр. 3

Рисунок Чарльза Брауна

После прочтения захватывающего отчета Крэйга Корнелиуса о его экспериментах с РЗРК (HP 8/2/90), я задался вопросом, будет ли следующий проект работать. Также, технически, такой переднеуправляемый байк, кажется, долен быть решением целей Крейга, без каких-либо проблем с управляемостью. Как и у байков Крэйга, руль мог бы поворачивать заднюю часть рамы во встречном направлении к повороту руля.

Charles Brown
534 N. Main #1
Ann Arbor, Ml 48104

 
Российский производитель веломобилей
Генерация скрипта 0 секунд Яндекс.Метрика