В качестве приманки видео торможения в пол с груженным одноколесным мотоприцепом с 90 км/ч.

Под катом статья из цикла передач «как это работает»


В комментариях к моему предыдущему посту один из читателей поинтересовался наличием тормозов на моем одноколесном мотоприцепе. Я тоже задавался вопросом необходимости тормозов, но гораздо раньше, на этапе разработки концепции и проектирования прицепа. Собирая информацию о мотоприцепах, я не увидел тормозов ни на одном. Я тогда не стал забивать себе этим голову, потому что и без этого был огромный объем работы по проектированию, изготовлению и доводке мотоприцепа.
Но, проехав с прицепом около 7 000 км, я понял, что производительности тормозов мотоцикла недостаточно для мотопоезда и модернизировал тормозную систему. Об этом и будет мой сегодняшний рассказ.

Итак, начнем с того, что же именно меня не устраивало. Мой груженный мотоприцеп весит около 90 кг. Здесь и далее мы будем вести речь о полной загрузке всего экипажа: два седока, три кофра и прицеп. Это примерно 505 кг (в качестве тягача используется Хонда Х4 со снаряженной массой 270 кг). Пока едешь в спокойном ритме, заранее начинаешь тормозить, никаких проблем не возникает. Но я заметил, что в городском трафике, когда поток начинает интенсивно замедляться, то я всегда жму на задний тормоз практически на полную. Тогда мотопоезд начинает адекватно тормозить. В смысле быстро. Не подумайте, тормозов хватает, но на таких скоростях хотелось бы слегка нажимать на рычаги тормозов, а не давить с приличным усилием.
Я ради эксперимента пробовал тормозить только передним тормозом, без заднего. Перед мотоцикла сильно приседает, и весь мотоцикл вместе с прицепом начинает на него наваливаться. Эффективность такого торможения оставляет желать лучшего. Какая правильная техника торможения? Сначала немного давим на задний тормоз, чтобы весь мотоцикл чуть присел и загрузил подвески, потом на передний. И дальше регулируем усилие на обоих тормозах по ситуации. При таком способе торможения все хорошо и прогнозируемо.
Аварийных ситуаций не было, но при езде с прицепом быстро стало очевидно, что производительности заднего тормоза недостаточно. Нет запаса даже на относительно небольших городских скоростях (возможно, больше психологически этот момент напрягает). Или это отсутствие тормозов на самом прицепе сказывается?

ЧАСТЬ 1. Теоретическая
Дополнение от 04.12.19: Мои теоретические выкладки, изложенные в этом разделе, во многом оказались не верны. Но при этом помогли объяснить полученный итоговый результат на испытаниях. Читайте комментарии, в них мы разбираем физику происходящих процессов. Есть предположение, что прицеп создает малый опрокидывающий момент и практически не загружает дополнительно заднее колесо мотоцикла, на что я рассчитывал при модернизации тормозной системы.
Для того чтобы ответить на этот вопрос, давайте сначала рассмотрим физику процесса (несколько упрощенно). Процесс торможения – это перевод кинетической энергии в тепловую. Можно сделать сколь угодно мощные тормоза, но у нас всегда есть ограничивающий фактор. Это сцепление шин с асфальтом. А на него, в свою очередь, влияет множество параметров, таких как шероховатость асфальта, состав резины, наличие воды на дороге и т.д. Но одними из важнейших являются площадь пятна контакта шины с дорогой и сила давления на пятно контакта, которые вместе образуют силу трения.
Почему передние тормоза на мотоциклах делают более производительными, чем задние? Из-за действия опрокидывающего момента. Его создают сила инерции движущегося мотоцикла и противодействующая ей сила трения шин с дорогой. Результатом действия опрокидывающего момента является перенос центра масс вперед. Чем короче база мотоцикла и выше центр тяжести, тем больше веса при торможении перераспределяется на переднюю часть и, соответственно, на переднее колесо. Например, на спортбайках переносится до 90 % веса, поэтому задний тормоз на них практически бесполезен. А на длинных мото с низким центром тяжести (Голда, круизёры) задний тормоз более эффективен. На него может приходиться до 30% веса (или участия заднего тормоза в эффективности замедления).
Если мы сажаем на мотоцикл кроме пилота еще и пассажира и вешаем кофры, то мы смещаем центр масс назад, чем повышаем эффективность заднего тормоза. А повышаем мы его по двум причинам:
— увеличивается общая масса снаряженного экипажа, что создает большее давление на пятна контакта шин с дорогой;
— при торможении центр масс в меньшей степени перемещается вперед, тем самым больше загружая заднее колесо.
У Лаборатории «В шлеме» есть 2 отличных видео по этому поводу. Я уверен, что все их видели, если вдруг кто пропустил, выкладываю их здесь.

Смотреть с 1.20


Смотреть с 8.20


Что же мы видим? В ролике наглядно показано увеличение пятна контакта и давления на переднее колесо при торможении. И соответствующее уменьшение пятна контакта и давления на заднее колесо. Во втором ролике своим экспериментом Сергей Ланкара показал, что с пассажиром эффективность торможения практически не падает. Как раз по той причине, что увеличившаяся масса компенсируется повышением эффективности работы заднего тормоза (ну и переднего тоже, не сбрасываем со счетов).
Теперь давайте рассмотрим более сложную систему, а именно груженый мотоцикл с одноколесным прицепом. Для наглядности предлагаю рассмотреть мотоприцеп как отдельное транспортное средство. У нас получается, что задним колесом этого условного транспортного средства является колесо прицепа, а его передним колесом – заднее колесо мотоцикла. Исходя из компоновки моего мотоприцепа, предположим, что в спокойном состоянии на оба колеса приходится по 50% массы прицепа. По сравнению с мотоциклом с седоками, центр тяжести прицепа очень низкий. Можем предположить, что при торможении около 70% массы прицепа будет приходиться на его переднее колесо, т.е. на заднее колесо мотоцикла. Таким образом, получается, что при торможении мотопоезда на задний тормоз мотоцикла у нас действует сверху «двойная» нагрузка: 1) пассажир с багажом и 2) мотоприцеп.
На колесо прицепа при этом остается около 30% массы прицепа. В моем случае это 30 кг (масса груженого прицепа около 90 кг). 30 из 505 килограммов! Есть ли смысл делать тормоза на самом прицепе? Конечно, нет. Если очень хочется заморочиться, то прикрутить тормозной диск и суппорт к колесу прицепа вообще не проблема. В качестве донора я использовал переднее колесо от скутера. На нём есть штатные места для крепления тормозного диска. Но даже в таком случае как быть с «управлением» этим тормозом? Делать гидравлический шланг или трос к тормозной системе мотоцикла? Как регулировать тормозное усилие в гидравлическом контуре тормоза прицепа? Как продумать систему отсоединения-присоединения прицепа к мотоциклу? Каждый раз прокачивать систему или регулировать тросик? Как мы видим, овчинка выделки не стоит.
Вот здесь нам надо остановиться и переформулировать поставленный вначале вопрос, а точнее разбить его на три вопроса.
Вопрос № 1. Нужно ли увеличить производительность тормозной системы для езды с прицепом? Ответ – да.
Вопрос № 2. Нужно ли делать тормоза на самом мотоприцепе? Ответ – нет.
Вопрос № 3. Каким образом увеличить производительность тормозной системы? Ответ – увеличить производительность заднего тормоза мотоцикла.
Соответственно, возвращаемся к заднему тормозу мотоцикла. Он рассчитан только на дополнительную нагрузку в виде пассажира и багажа, а мы его озадачиваем еще и прицепом. И в итоге получается то, что я описал в начале статьи. Сила трения в пятне контакта заднего колеса значительно выросла, а производительности штатного тормозного механизма не хватает. Здесь сразу сделаю оговорку о том, что «значительно выросла» — это по моему мнению. Насколько значительно, можно только предполагать или лучше посчитать.

Часть 2. Практическая
Я решил пойти по самому простому и понятному пути. Установить еще один тормозной суппорт. Такой же штатный как стоит на мотоцикле. И поставить краник, которым мы будем подключать второй суппорт при езде с прицепом. Таким образом, при езде без прицепа тормозная система работает в штатном режиме, а при присоединении прицепа одним легким движением мы увеличиваем производительность до нужного нам уровня.
Что вы там говорите про увеличение неподрессоренной массы заднего колеса? Да не смешите. После того, как мы повесили на заднюю ось целый прицеп, это уже не играет никакой роли. Кстати замечу, что при езде с прицепом задняя подвеска ощущается как гораздо более комфортная. В одном из предыдущих рассказов об усовершенствовании подвесок я писал о том, что установил регулируемые амортизаторы от Кавасаки Вулкан 1600 (он тяжелее Икса минимум на 55 кг). Я зажимаю их практически по максимуму, и они отлично работают в связке с прицепом.
На Инджапане я купил задний суппорт от Х4 и кронштейн его крепления к оси колеса. Точнее купил два кронштейна, чтобы в запасе оставался один стандартный, если заднему тормозному контуру понадобится вернуть стоковый вид.
Один кронштейн отправился к фрезеровщику. От него ампутировали все лишнее.


Далее на куске швеллера через втулки были закреплены обе детали, и сварен новый двойной кронштейн.







Над краником пришлось поломать голову. Единственным подходящим вариантом оказался сантехнический кран на ¼ дюйма. Он редко встречается в продаже, и в результате нашел его в автомагазине в отделе для жестянщиков (где краскопульты продают). Соответственно, заказал у токаря 2 переходника с ¼ дюйма на М10х1,25 под штатный тормозной болт Хонды. В переходниках снаружи сделал круговые проточки для крепления сборки к раме мотоцикла с помощью стяжек.
В лавчонке известного китайца заказал тормозной шланг, банджо, тормозные болты и шайбы. Всю систему установил под правой декоративной крышкой ниже сидения. Немного поколдовал со взаимным расположением элементов, и в результате все отлично встало и закрылось крышкой. Туда практически не летит грязь, что должно положительно сказываться на работоспособности краника. После прокачки системы обратил внимание на следующий факт. После открытия краника ход тормозной лапки увеличивается в 2 раза. Но до конца лапка не продавливается, что есть гут. Закрываешь краник, ход уменьшается. Это изначально и предполагалось. Площадь поршней в суппортах выросла в 2 раза при неизменной площади поршня в заднем ГТЦ. Будем привыкать к увеличившемуся ходу рычага.









Часть 3. Испытательная
Жуть как интересно было испробовать все это на дороге. Для этого решил провести испытания тормозной системы, чтобы убедиться в правильности своих теоретических выкладок, либо понять насколько я далек от истины. Условия испытаний решил сделать приближенными к реальным. Груженый мотоцикл, груженный прицеп, и мы с супругой.



Для включения второго суппорта нужно снять сиденье, открыв его ключом зажигания, достать из-под сиденья набор инструмента и, открутив один болт с внутренним шестигранником, снять боковую крышку. Повернуть краник и поставить крышку обратно. Вся процедура занимает 3 минуты.

Во время загородных покатушек я почти всегда тренирую экстренное торможение. Можно сказать, что кое-какие правильные рефлексы уже выработались, и пределы в торможении своего мотоцикла примерно понимаю. Но в любом случае, свои навыки в торможении расцениваю как достаточно средние. АБС на мотоцикле нет, что также наложило некоторые ограничения в процессе испытаний. Я имею в виду стабильность результатов в однотипных заездах. Не стали делать «перезаезды» при плохих результатах, ничего не подгоняли. В протоколах все как есть. Я смоделировал несколько типичных условий движения: город, загородная трасса и скоростное шоссе. Примерно в пределах наших ПДД. Описание в прикрепленных документах по проведенным испытаниям.



Самый важный участник испытаний и генеральный заказчик работ по прицепу

Для начала анализ сухих цифр.
Первая интересная цифра, это насколько мотоцикл с груженым прицепом уезжает дальше, чем мото без прицепа. Совершенно точно цифру назвать нельзя, т.к. тормозной путь и скорость связаны нелинейно. В формуле тормозного пути скорость присутствует, но в квадрате! Для наглядности я всё же взял на себя смелость и вывел среднее значение в процентах по результатам замеров на трех разных скоростях.
Мотоцикл с прицепом по сравнению с мотоциклом без прицепа на штатных тормозах тормозит хуже примерно на 23 %.
Вторая цифра – это собственно эффективность второго заднего тормозного суппорта.
Мотоцикл с прицепом с двумя задними тормозными суппортами по сравнению с таким же, но со стандартными тормозами, тормозит лучше примерно на 3 %.
В результатах испытаний я всё-таки решил указать разницу в метрах, чтобы было удобнее сравнивать результаты, хотя изначально планировал только проценты.
Понятно, что эти цифры в полной мере применимы только к моему мотоциклу с его развесовкой, состоянием компонентов тормозов и подвесок, моим навыкам, и методике измерений результатов с погрешностью в пару километров))) Но в любом случае, подобной информации я нигде не находил. Сомневаюсь, что кто-то проделывал что-либо подобное до этого. Теперь есть цифры, от которых можно брать отсчет.

Часть 4. Мысли вслух, эмоции, выводы и т.д.
1) Честно сказать поначалу я немного расстроился. Я думал, что эффективность торможения со вторым суппортом будет намного выше, в пределах 10%. Но тут со мной сыграл злую шутку мой собственный страх. После второй секции испытаний, я подключил второй тормозной суппорт и попробовал прокатиться по дороге один без жены. При более сильном нажатии на рычаг заднего тормоза, заднее колесо достаточно легко уходило в юз, даже с груженым прицепом. Видимо, я заранее начал бояться, что про экстренном торможении в процессе испытаний срыв колеса может быть более резким, и, похоже, этим вызваны слабые результаты третьей секции при торможении с 60 км/ч. Потом понял, что можно давить сильно, и результаты стали лучше (с 90 км/ч и со 120 км/ч). Но при этом итоговая цифра оказалась всего 3%.

2) Второй причиной полученного результата может являться конструктивная особенность тормозной системы. Главный тормозной цилиндр остался штатным. Банально может не хватать тормозного усилия при максимальном нажатии на тормозной рычаг.

3) В первой секции при езде без прицепа пару раз в конце торможения срывал заднее колесо в юз. Тут все понятно и вполне ожидаемо.

4) Во второй и третьей секциях ни разу не блокировал заднее колесо. По ощущениям, естественно. А там кто его знает.

5) Несколько раз мотоцикл глох в конце торможения. Видимо, я был сосредоточен на торможении и забывал про сцепление.

6) Несколько раз мотоцикл начинало раскачивать из стороны в сторону. Причем, по ощущениям раскачка начинала идти от передней части мотоцикла. Такое бывало и раньше при тренировках экстренного торможения на загородной дороге без прицепа и без жены. Так что меня это не удивило и не испугало. Но с точки зрения физики объяснить не могу.

7) Прицеп ни разу не попытался сложиться. На многих форумах часто читаю опасения о том, что одноколесный мотоприцеп может сложиться при торможении. На мой взгляд, это маловероятно из-за того, что он имеет полужесткую сцепку с мотоциклом. В отличие от автомобильного прицепа, у которого три степени свободы, одноколесный мотоприцеп имеет две степени свободы. Кроме того при езде с прицепом в торможении действуют такие же ограничения, как и при езде без него. Проще говоря, на мотоцикле никто сильно не тормозит в наклоне и/или в крутом повороте. Я проехал с прицепом около 7 000 км, и никаких подобных нехороших поползновений мотоприцеп проделывать не пытался. Я лично считаю страх складывания одноколесного прицепа при торможении сильно преувеличенным. В комментариях можем порассуждать про физику данного процесса. Самому интересно.

8) После первых двух секций испытаний, которые шли практически подряд, задний тормоз перегрелся и начал подклинивать. В 5 см от заднего тормозного диска и суппортов жар чувствовался рукой ого-го. Напоминаю, обе секции проходили с одним задним тормозным суппортом. Пришлось полчаса перекурить, чтобы тормоза остыли. При этом передние тормоза были нормально теплыми, даже не горячими, хотя давил на них с максимально возможным для себя усилием.

9) Про удобство управления задним тормозом при подключенных обоих задних суппортах. Не при экстремальном торможении, а просто при езде. К увеличившемуся ходу рычага заднего тормоза привыкаешь довольно быстро, не доставляет неудобств. При нерезких торможениях мотоцикл с пассажиркой и груженым прицепом замедляется гораздо лучше, даже сказал бы более прогнозируемо при меньшем усилии на рычаге заднего тормоза, т.е. улучшилась обратная связь. Я стараюсь при «обычных» (не экстренных) замедлениях более активно пользоваться именно задним тормозом, а не переднем. В смысле не только задним, а именно больше задним. Тогда мотоцикл гораздо меньше приседает на переднее колесо, и жена не наваливается на меня, не ударяется шлемом и т.д. В плане комфорта стало значительно лучше. Появилось больше уверенности в тормозах, и это немаловажно. Кстати, это была основная причина, которая заставила меня в принципе задуматься о втором суппорте.

10) Подключать второй тормозной суппорт при отсутствии пассажира опасно. Заднее колесо начинает быстро срывать в юз даже с груженым прицепом на большой скорости, а не в конце или второй половине торможения, как это обычно происходит на мотоцикле без прицепа (со штатным тормозом). С пассажиром все ок. По этой же причине в программу испытаний в принципе не была включена секция торможения без прицепа с двумя задними тормозными суппортами.

11) Тормоза и подвески моего мотоцикла еще до идеи установки второго суппорта были доработаны и улучшены. Кому интересно, почитайте здесь (часть 1) и здесь (часть 2). Со стандартными «настройками», думаю, укатился бы дальше.

Остался ли я доволен результатами испытаний? Трудно сказать, т.к. особо не понимал чего вообще ждать. Не от чего было отталкиваться. Банально нигде нет информации о разнице тормозного пути с прицепом и без. И, кстати, об этом моменте я задумался только когда высчитывал итоговый результат. А это в принципе важная цифра для тех, кто подумывает о прицепе.
Стоило ли морочить голову с установкой второго тормозного суппорта? Да, стоило. Уверенность в тормозах играет важную роль. Я не пожалел, что потратил время и деньги на этот тюнинг. Комфорт при езде вырос, и эффективность как мы видим тоже. Если бы мотоцикл был оборудован системой АБС, результаты могли быть более впечатляющими. Можно перечислять много разных «бы», но в итоге главным правилом эффективного торможения остается «прощелкал — не прощелкал», а все остальное уже вторично.

P.S. Если совершенно вдруг кто-то знает диаметр поршня в задней тормозной машинке Хонды Х4 или аналогичной Хонды СВ 1300, дайте знать. А если кто-нибудь вдобавок еще знает какая тормозная машинка с большим диаметром поршня подходит по креплениям к Х4, то ваще)))

Напоследок еще одно видео торможения, с другого ракурса. Тоже с 90 км/ч.