Samochód terenowy – podstawy [część 3]

Tym razem omówię zdolności samochodu do pokonania przeszkód. Nadal teoria, ale dotycząca samochodu poruszającego się a nie jedynie jego wymiarów. Jest to przedostatnia część dotycząca podstaw wiedzy o terenówkach.

Parametry terenowe, określają zdolność samochodu do pokonania przeszkód terenowych. Wyznacza się je empirycznie (przynajmniej tak powinno być), więc są bliższe praktyce. Jednak jak przystało na dane wyznaczone przez producentów, wartości są dalekie od rzeczywistości, gdyż dotyczą warunków idealnych. Nie bierze się pod uwagę przyczepności nawierzchni i jej ukształtowania. Można nieco wątpić w to empiryczne sprawdzanie. Najpewniej jest tak, że wszystko zostaje obliczone poprzez określenie środka ciężkości i wyznaczenie wartości granicznych.

Samochód terenowy – podstawy. Część 1

Zdolność do pokonywania wzniesień

Najczęściej określony w stopniach kąta nachylenia wzniesienia lub w procentach, gdzie 45 stopni nachylenia to 100 procent. Oczywiście dane dotyczą jedynie teoretycznej możliwości pokonania określonego wzniesienia. Do określenia tego parametru bierze się pod uwagę m. in. moment obrotowy silnika i przełożenie w układzie napędowym.

Ważne są również takie „drobiazgi” jak możliwość pracy silnika pod określonym kątem. Warto pamiętać, że nie pod każdym kątem ciśnienie oleju jest odpowiednie. Można też wspomnieć o środku ciężkości i możliwości przekoziołkowania do tyłu. Jest to zjawisko niezwykle rzadkie i występuje właściwie tylko… na dalekiej północy. Zapraszam na film dotyczący pokonywania wzniesień.

W pokonywaniu wzniesień najlepiej radzą sobie lekkie pojazdy, szczególnie posiadające mocny silnik. Jednak lekkie pojazdy najczęściej mają krótki rozstaw osi, a to z reguły nie jest pożądane. Samochód o krótkim rozstawie osi ma tendencję do podskakiwania przy pełnym ogniu¹.

Samochód terenowy – podstawy [część 2]

Oczywiście zdolność do pokonywania wzniesień to również zjazd w dół wzniesienia. Tu rzecz jasna, pełna analogia do podjazdu. Rośnie jednak znaczenie samego układu napędowego i silnika. Jako, że zjeżdżanie ze wzniesienia wiąże się z dużym niebezpieczeństwem i robi się to zazwyczaj bez użycia hamulców, niezwykle istotne jest maksymalne przełożenie jakie oferuje układ napędowy. Im krótsze przełożenie przełożenie pierwszego biegu, tym wolniejszy (czyt. bezpieczniejszy) zjazd.

Chevrolet – sto lat!

Dużą rolę odgrywa również zdolność silnika do utrzymywania jak najmniejszych obrotów pod obciążeniem, związanym z jazdą w dół. Samochód napędzany siłą grawitacji sam rozpędza układ napędowy i silnik. Zdolność ta jest ściśle uzależniona od stopnia sprężania. Natomiast stopień sprężania od typu zasilania. Znaczną przewagę nad benzynowymi, posiadają silniki wysokoprężne.

Maksymalny przechył boczny

Jest to maksymalny kąt przechyłu bocznego nie powodujący przewrócenia się.  W praktyce używa się tego parametru do trawersowania zbocza². Oczywiście w praktyce więcej zależy od podłoża niż wartości tego kąta. Miękkie podłoże powoduje niebezpieczne osuwanie się samochodu. Jeszcze gorzej, gdy w grząskim piachu, pod wpływem masy, koła znajdujące się niżej zaczną zagłębiać się w podłożu. Powoduje to natychmiastową zmianę kąta nachylenia.

Warto zauważyć, że maksymalny przechył boczny dotyczy samochodu nieobciążonego i seryjnego. Założenie choćby boksu na dach znacznie pogarsza możliwość trawersowania. W pokonywaniu trawersu najlepiej radzą sobie szerokie auta z możliwie nisko położonym środkiem ciężkości, takie jak Hummer H1.

Wykrzyżowanie osi

Bardzo ważny parametr i prawdopodobnie najważniejszy. Ma ogromny wpływ na przydatność samochodu w terenie. Jest to parametr określający zdolność zawieszenia do utrzymywania przyczepności kół do podłoża. Wykrzyżowanie osi zależy przede wszystkim od skoku zawieszenia i charakterystyki pracy resorów. To co jest dużą wadą w czasie poruszania się po szosie, staje się ogromną zaletą w terenie. Jeśli resory są miękkie, a koła mają duży skok to samochód jest w stanie pokonać nierówności bez odrywania kół od podłoża.

Sama definicja może wyglądać następująco. Jest to kąt zawarty pomiędzy osią przednią i tylną w czasie gdy koła po przeciwnych narożach pojazdu znajdują się w pozycji maksymalnego ugięcia. Amerykanie, szczególnie fanatycy rockcrawlingu³ stworzyli nawet tzw. indeks wykrzyżowania (RTI – Ramp Travel Index).

Nadjeżdża Land Rover Defender X-Tech

Pomiar jest prosty, choć potrzebna jest do tego specjalna rampa o kącie nachylenia 20 stopni (choć coraz częściej używa się ramp 23 stopniowych). Pomiar polega na wjechaniu na rampę jednym z kół. Im dalej pojazd wjedzie bez odrywania kół od podłoża tym lepszy wynik. Wynik wylicza się następująco: podzielenie dystansu na rampie przez rozstaw osi, mnoży się przez 1000.  Stało się to na tyle popularne, że dziś na wielu imprezach off roadowych stanowi czasem konkurencję-zabawę dla publiczności. Są również samochody budowane niemal wyłącznie z myślą o tej konkurencji.

Wykrzyżowanie osi jest parametrem wyjątkowo ważnym. Jak już wspomniałem, chodzi o utrzymanie kół na podłożu czyli o zachowanie przyczepności. A cóż jest ważniejszego w jeździe terenowej niż przyczepność? Jeśli w moście napędowym jest blokada mechanizmu różnicowego, to po części niweluje ona braki w pracy zawieszenia. Gorzej, gdy blokada w moście zastąpiona jest częściową blokadą LSD⁴.

Układy zawieszenia w samochodach osobowych

W praktyce przy uniesionym jednym kole taka blokada zwyczajnie nie działa. Trochę lepiej będzie się spisywać kontrola trakcji, jednak i to nie jest rozwiązanie idealne. Po pierwsze płynność jazdy będzie mocno zaburzona. Po drugie cały czas pracuje układ hamulcowy, w wyniku czego może dojść do jego przegrzania.

ZF przygotowuje 9-biegową skrzynię automatyczną

Dobra praca zawieszenia w terenie jest niezastąpiona. Najlepiej sprawdza się zawieszenie zależne, na sztywnych mostach, resorowanych za pomocą sprężyn śrubowych. Niektóre samochody, wyposażone w stabilizatory miały możliwość ich odłączania do jazdy terenowej. Trochę gorzej pracuje zawieszenie, w którym elementem resorującym są resory piórowe. Mają one sztywną charakterystykę i dość ograniczone ugięcie. Mimo to, sprawdzają się w terenie. Wszystko zależy od ich charakterystyki.

Całkiem nieźle spisuje się również zawieszenie mieszane, czyli sztywny most z tyłu i niezależne z przodu. Najgorszy wykrzyż osi uzyskamy w pełnym, niezależnym zawieszeniu. Problem tkwi w tym, że każde koło pracuje niezależnie od innych. Powoduje to, że gdy jedno z kół osi trafi na wzniesienie, koło po drugiej stronie osi nie reaguje. Całe nadwozie pozostaje w pozycji poziomej do momentu maksymalnego wykorzystania skoku zawieszenia. Po jego przekroczeniu, całe nadwozie unosi się, a pozostałe koła nadal niechętnie reagują.

W zawieszeniu zależnym, gdy koło trafia na przeszkodę, drugie koło osi zaczyna być dociskane do podłoża, co wywołuje reakcję drugiej osi. Jak już wspominałem, to co dobre na szosie, nie sprawdza się w terenie. Niestety działa to w obie strony. Jakie możliwości daje doskonałe wykrzyżowanie osi u mistrza w tej konkurencji, zobrazuje poniższy film. Zwróćcie też uwagę na rolę maksymalnej wysokości progu i kąta rampowego.

Głębokość brodzenia

W teorii, głębokość brodzenia to zdolność samochodu do zanurzenia się w wodzie tak, aby nie doszło do awarii jakiegokolwiek podzespołu. Producenci podchodzą do tego parametru bardzo ostrożnie, gdyż wiele zależy od sposobu pokonania brodu, a dokładnie od prędkości. Czasem producenci podają maksymalną prędkość ale to wyjątki. Z reguły maksymalna głębokość brodzenia rzadko przekracza 500 mm. W rzeczywistości samochody mogą zanurzyć się głębiej, ale trzeba być ostrożnym.

Po pierwsze, nie każde dno jest równe. Bywa tak, że zaczynając przejazd poziom wody jest niewielki, a w środkowej części jest znacznie głębiej. Dno może być również bardziej miękkie, niż się z początku wydawało. Z jednej strony samochód może się zapadać, a z drugiej trzeba utrzymać prędkość, żeby nie utknąć. Zgaszenie silnika może sprawić jeszcze dodatkowe problemy. Można podjąć ryzyko i brnąć dalej, narażając samochód na zalanie. Można też zatrzymać się, ale będzie potrzebna pomoc w wyjechaniu.

Amortyzatory – rola w pojeździe i eksploatacja

Warto pamiętać również o tym, że wysokość prześwitu podłużnego zmienia się pod wpływem obciążenia. Obciążone auto „siedzi” niżej, co zmniejsza możliwość pokonywania brodów.

Co ogranicza głębokość brodzenia? Przede wszystkim mechanizmy nie odporne na wodę. O ile woda w mechanizmach różnicowych czy w manualnej skrzyni biegów to jeszcze nie największa tragedia, o tyle zassana do silnika nowszej generacji może spowodować jego poważne uszkodzenie. Oczywiście samochody terenowe nie posiadają raczej dolotu powietrza, umieszczonego nisko, gdzieś pod zderzakiem jak wiele osobówek, ale ryzyko istnieje. Problemów może też dostarczyć zwarcie w instalacji elektrycznej lub zalanie wodą komputera sterującego pracą silnika. Bardzo niebezpieczna jest też woda zassana do automatycznej skrzyni biegów.

Samochód terenowy – gatunek zagrożony?

Co do samochodu i jego zdolności pokonywania brodów reguła jak w wielu innych aspektach: Im starszy, tym lepszy. Stare proste silniki benzynowe o niskim stopniu sprężania prawie wcale nie boją się wody. Wystarczy wykręcić i wysuszyć świece, „wydmuchać” wodę i trochę osuszyć aparat zapłonowy. Do tego jakość oleju przewidzianego do podzespołów układu napędowego, jest na tyle niska, że odrobina wody nie zrobi dużej różnicy. Oczywiście wszystko z umiarem. O modyfikacjach i przygotowaniu terenówki do brodzenia, oraz metodach pokonywania brodu, przeczytacie w późniejszym czasie.

Objaśnienia:

¹ Ogień – Najczęściej okrzyk, motywujący do bardziej zdecydowanej jazdy. Również styl jazdy terenówką, który wbrew temu co przeczytacie w „fachowych” źródłach, jest dość często stosowany w praktyce. Bywa, że to jedyny sposób na pokonanie wzniesienia, bardzo kopnego piachu czy grząskiego błota.

² Trawesowanie zbocza – Pokonywanie zbocza jadąc w poprzek, na pochyłości. Szczególnie niebezpieczny manewr, mogący bardzo łatwo spowodować przewrócenie samochodu.

³ Rockcrawling – Jedna z ulubionych zabaw off roadowych w Stanach Zjednoczonych. Jazda po skalistych terenach, często trudnych do pokonania nawet pieszo.

⁴ LSD – Mechanizm różnicowy o ograniczonym uślizgu (ang. Limited Slip Differential), najczęściej w postaci sprzęgła lepkościowego. Konstrukcja zapobiega naturalnej reakcji mechanizmu różnicowego na poślizg jednego z kół. W przeciwieństwie do mechanizmu różnicowego bez LSD, gdy jedno koło wpadnie w poślizg, napęd częściowo jest przekazywany na drugie koło, znajdujące się na nawierzchni o lepszej przyczepności. Mechanizmy różnicowe o ograniczonym poślizgu, jak również pełne blokady mechanizmów różnicowych zostaną szerzej omówione w późniejszym czasie.