Aquaplaning - Aquaplaning

Schéma aquaplaningové pneumatiky
Dvě vozidla aquaplaning

K aquaplaningu nebo hydroplaningu pneumatik silničního vozidla , letadla nebo jiného kolového vozidla dochází, když se mezi koly vozidla a povrchem vozovky vytvoří vrstva vody , což vede ke ztrátě trakce, která brání vozidlu reagovat na ovládací vstupy. Pokud se to týká všech kol současně, vozidlo se ve skutečnosti stane nekontrolovaným saněm . Aquaplaning je jiný jev, než když voda na povrchu vozovky funguje pouze jako mazivo . Trakce je na mokré vozovce snížena, i když nedochází k aquaplaningu.

Příčiny

Každá funkce vozidla, která mění směr nebo rychlost, závisí na tření mezi pneumatikami a povrchem vozovky. Drážky gumové pneumatiky jsou navrženy tak, aby rozptylovaly vodu zpod pneumatiky a zajišťovaly vysoké tření i za mokra. K aquaplaningu dochází, když pneumatika narazí na více vody, než kolik dokáže rozptýlit. Tlak vody v přední části kola tlačí klín vody pod náběžnou hranu pneumatiky, což způsobí její zvednutí ze silnice. Pneumatika poté bruslí na vodní ploše s malým, pokud vůbec nějakým, přímým kontaktem s vozovkou a ztrátou kontroly. V případě aquaplanu s více pneumatikami může vozidlo ztratit směrové řízení a klouzat, dokud nenarazí na překážku, nebo nezpomalí natolik, že se jedna nebo více pneumatik znovu dotkne vozovky a znovu dojde k tření.

Riziko aquaplaningu se zvyšuje s hloubkou stojaté vody a citlivostí vozidla na tuto hloubku vody.

Faktory hloubky vody

Jízdy na silnici.
  • Hloubka zhutněných rozchodů kol a podélných prohlubní : Těžká vozidla mohou časem způsobit vyjeté koleje v chodníku, které umožní hromadění vody.
  • Mikro- a makrotextura vozovek : Beton může být výhodnější než asfalt z hotmixu, protože nabízí lepší odolnost proti tvorbě vyjetých kolejí, i když to závisí na stáří povrchu a stavebních technikách použitých při dlažbě. Beton také vyžaduje zvláštní pozornost, aby zajistil dostatečnou texturu.
  • Chodník cross sklon a třída : Běh na svah je, do jaké míry je průřez silnice podobá obrácené U. Vyšší příčné svahy umožňují odtok vody snadněji. Stupeň je strmost vozovky v určitém bodě, která ovlivňuje jak odvodnění, tak sílu vyvíjenou vozidlem na vozovku. U vozidel je méně pravděpodobné, že by se při jízdě do kopce vynořily akvaplany, a mnohem pravděpodobnější to bude v korytě dvou spojených kopců, kde má voda tendenci se shromažďovat. Výslednice příčného sklonu a sklonu se nazývá gradient odvodnění nebo „výsledný stupeň“. Většina příruček pro navrhování silnic vyžaduje, aby gradient odvodnění ve všech silničních úsecích přesahoval 0,5%, aby se zabránilo silnému vodnímu filmu během a po dešti. Oblasti, kde může gradient drenáže klesnout pod minimální limit 0,5%, se nacházejí na vstupu a výstupu z nakloněných vnějších křivek. Tato horká místa jsou obvykle menší než 1% délky vozovky, ale dochází zde k velkému podílu všech nehod na smyku. Jednou z metod, jak projektant silnic snížit riziko srážky, je přesunout přechod příčného svahu z vnějšího oblouku do přímého úseku silnice, kde jsou boční síly nižší. Pokud je to možné, přechod příčného sklonu by měl být umístěn v mírném stoupání nebo klesání, čímž se zabrání poklesu gradientu odvodnění na nulu. Britská příručka pro navrhování silnic ve skutečnosti požaduje umístění přechodu příčného svahu do uměle vytvořeného svahu, pokud je to potřeba. V některých případech lze ke zlepšení odvodnění v přechodech příčného svahu použít propustný asfalt nebo beton.
  • Šířka vozovky : Širší silnice vyžadují pro dosažení stejného stupně odvodnění vyšší příčný sklon.
  • Zakřivení vozovky
  • Intenzita a trvání srážek

Faktory citlivosti vozidla

  • Rychlost, zrychlení, brzdění a řízení řidiče
  • Opotřebení dezénu pneumatiky : Opotřebené pneumatiky se snadněji aquaplane kvůli nedostatku hloubky dezénu. Poloviční opotřebení dezénů má za následek aquaplaning o 3–4 mph (5–7 km/h) nižší než u celoodpružených pneumatik.
  • Tlak v pneumatikách : Podhuštění může způsobit vychýlení pneumatiky dovnitř, zvednutí středu pneumatiky a zabránění běhounu v čištění vody.
  • Poměr dezénu pneumatiky : Čím delší a tenčí je kontaktní plocha , tím menší je pravděpodobnost, že se pneumatika aquaplane dostane. pneumatiky, které představují největší riziko, mají malý průměr a jsou široké.
  • Hmotnost vozidla : Větší hmotnost na správně nahuštěné pneumatice prodlužuje kontaktní plochu a zlepšuje její poměr stran. Hmotnost může mít opačný účinek, pokud je pneumatika podhuštěná.
  • Typ vozidla : U kombinovaných vozidel, jako jsou návěsy, je větší pravděpodobnost nerovnoměrného aquaplaningu způsobeného nerovnoměrným rozložením hmotnosti. Vyložený přívěs bude aquaplane dříve, než ho vytáhne kabina. Pickup nákladní vozy nebo SUV tažné přívěsy také představují podobné problémy.

Neexistuje přesná rovnice, která by určovala rychlost, s jakou bude vozidlo aquaplane. Stávající snahy odvodily základní pravidla z empirického testování. Obecně platí, že auta začínají s aquaplane při rychlostech nad 72–93 km/h (45–58 mph).

Motocykly

Motocykly těží z úzkých pneumatik s kulatými kontaktními plochami ve tvaru kánoe. Úzké pneumatiky jsou méně náchylné k aquaplaningu, protože hmotnost vozidla je rozložena na menší plochu a zaoblené pneumatiky snáze odstrčí vodu stranou. Tyto výhody se snižují u lehčích motocyklů s přirozeně širokými pneumatikami, jako jsou ty ve třídě supersportů . Mokré podmínky navíc snižují boční sílu, kterou může každá pneumatika pojmout před klouzáním. Zatímco klouzání ve čtyřkolovém vozidle může být opraveno, stejný skluz na motocyklu obecně způsobí pád jezdce. Navzdory relativnímu nedostatku nebezpečí aquaplaningu za mokra musí být motocyklisté ještě opatrnější, protože celková trakce je mokrými vozovkami snížena.

V motorových vozidlech

Rychlost

Je možné aproximovat rychlost, s jakou dochází k celkovému hydroplaningu, pomocí následující rovnice.

Kde je tlak v pneumatikách v psi a výsledkem je rychlost v mph, kdy vozidlo začne zcela hydroplánovat. Když vezmeme v úvahu příklad vozidla s tlakem v pneumatikách 35 psi, můžeme přibližně odhadnout, že 61 mil / h je rychlost, kdy by pneumatiky ztratily kontakt s povrchem vozovky.

Výše uvedená rovnice však poskytuje pouze velmi hrubé přiblížení. Odolnost vůči aquaplaningu se řídí několika různými faktory, zejména hmotností vozidla, šířkou pneumatiky a dezénem, ​​protože všechny ovlivňují povrchový tlak vyvíjený pneumatikou na vozovku v dané oblasti kontaktní plochy - úzká pneumatika s velkou hmotností agresivní dezén odolá aquaplaningu při mnohem vyšších rychlostech než široká pneumatika na lehkém vozidle s minimálním dezénem. Kromě toho se pravděpodobnost aquaplaningu drasticky zvyšuje s hloubkou vody.

Odezva

Co řidič prožívá, když aquaplanes vozidla závisí na tom, která kola ztratila trakci a směr jízdy.

Pokud vozidlo jede rovně, může se začít cítit mírně uvolněné. Pokud byl za normálních podmínek pocit na silnici vysoký, může se náhle zmenšit. Malé vstupy pro korekční korekci nemají žádný účinek.

Pokud hnací kola aquaplane, může dojít k náhlému slyšitelnému zvýšení otáček motoru a indikované rychlosti, když se začnou točit. Pokud v široké dálniční zatáčce ztratí přední kola přilnavost, auto se náhle rozjede směrem k zatáčce. Pokud zadní kola ztratí přilnavost, zadní část vozu se vyklouzne bokem do smyku. Pokud všechna čtyři kola aquaplane najednou, auto bude klouzat v přímém směru, opět směrem ven z zatáčky, pokud v zatáčce. Když některá nebo všechna kola znovu dosáhnou trakce, může dojít k náhlému trhnutí v jakémkoli směru, na které je kolo namířeno.

Zotavení

Vstupy ovládání bývají při aquaplaningu kontraproduktivní. Pokud auto není v zatáčce, uvolnění plynového pedálu ho může dostatečně zpomalit, aby znovu získalo trakci. Vstupy řízení mohou vůz dostat do smyku, ze kterého by bylo zotavení obtížné nebo nemožné. Pokud je brzdění nevyhnutelné, měl by to řidič udělat plynule a být připraven na nestabilitu.

Pokud se zadní kola aquaplane a způsobí přetáčivost , řidič by měl řídit ve směru smyku, dokud zadní pneumatiky nezískají trakci, a poté rychle řídit druhým směrem, aby se vůz narovnal.

Prevence u řidiče

Nejlepší strategií je vyhnout se přispěvatelům do aquaplaningu. Správný tlak v pneumatikách, úzké a neopotřebované pneumatiky a snížené rychlosti od těch, které jsou na suchu považovány za přiměřeně mírné, sníží riziko aquaplaningu a také zabrání stojaté vodě.

Elektronické systémy řízení stability nemohou nahradit obranné techniky jízdy a správný výběr pneumatik. Tyto systémy spoléhají na selektivní brzdění kol, které zase závisí na kontaktu s vozovkou. Přestože kontrola stability může pomoci zotavení ze smyku, když vozidlo zpomalí natolik, aby znovu získalo trakci, nemůže zabránit aquaplaningu.

Protože sdružená voda a změny stavu vozovky mohou vyžadovat plynulé a včasné snížení rychlosti, tempomat by neměl být používán na mokrých nebo namrzlých vozovkách.

V letadle

Aquaplaning, také známý jako hydroplaning, je stav, při kterém stojatá voda, rozbředlý sníh nebo sníh způsobí, že pohybující se kolo letadla ztratí kontakt s nosnou plochou, na které se valí, což má za následek, že brzdný účinek na kolo není efektivní při snižování pozemní rychlosti letadla. Proti aquaplaningu může snížit účinnost brzdění kola v letadlech na přistání nebo přerušení na start , kdy to může způsobit, že letadlo odtéci konec dráhy. Aquaplaning byl faktorem několika leteckých nehod, včetně zničení letu 3054 společnosti TAM Airlines, který v roce 2007 vyběhl během silného deště na konec přistávací dráhy v São Paulu . Letadla, která mohou využívat brzdění s opačným tahem, mají v takových situacích výhodu oproti silničním vozidlům, protože tento typ brzdění není ovlivněn aquaplaningem, ale jeho provoz vyžaduje značnou vzdálenost, protože není tak účinný jako brzdění kol na suché dráze.

Aquaplaning je stav, který může existovat, když letadlo přistane na povrchu dráhy znečištěné stojatou vodou , břečkou a/nebo mokrým sněhem. Aquaplaning může mít vážné nepříznivé účinky na ovladatelnost na zemi a účinnost brzd. Tři základní typy aquaplaningu jsou dynamický aquaplaning, reverzní gumový aquaplaning a viskózní aquaplaning. Kterýkoli z těchto tří může učinit letadlo částečně nebo zcela nekontrolovatelné kdykoli během přistání.

Tomu však lze zabránit drážkami na drahách. V roce 1965 navštívila americká delegace Royal Aircraft Establishment ve Farnborough, aby si prohlédla jejich drážkovanou dráhu pro snížení aquaplaningu, a zahájila studii FAA a NASA . Drážkování od té doby přijala většina velkých letišť po celém světě. V betonu jsou vyříznuty tenké drážky, které umožňují odvod vody a dále snižují potenciál aquaplanu.

Typy

Viskózní

Viskózní aquaplaning je způsoben viskózními vlastnostmi vody. Stačí tenký film tekutiny o hloubce nejvýše 0,025 mm. Pneumatika nemůže proniknout do kapaliny a pneumatika se odvaluje na povrch fólie. K tomu může dojít při mnohem nižší rychlosti než u dynamického aquaplanu, ale vyžaduje to hladký nebo hladce působící povrch, jako je asfalt nebo dotyková oblast potažená nahromaděnou gumou minulých přistání. Takový povrch může mít stejný koeficient tření jako mokrý led.

Dynamický

Dynamický aquaplaning je relativně vysokorychlostní jev, ke kterému dochází, když je na dráze vodní film o hloubce nejméně 2,5 mm. Jak se rychlost letadla a hloubka vody zvyšují, vodní vrstva si vytváří rostoucí odpor vůči výtlaku, což má za následek vytvoření klínku vody pod pneumatikou. Při určité rychlosti, nazývané rychlost aquaplaningu (V p ), vzestupná síla generovaná tlakem vody se rovná hmotnosti letadla a pneumatika se zvedne z povrchu dráhy. V tomto stavu již pneumatiky nepřispívají k řízení směru a brzdný účinek je nulový. Dynamický aquaplaning obecně souvisí s tlakem v pneumatikách. Zkoušky ukázaly, že u pneumatik s výrazným zatížením a dostatečnou hloubkou vody pro množství dezénu, takže dynamický tlak hlavy z rychlosti je aplikován na celou kontaktní plochu, je minimální rychlost pro dynamický aquaplaning (V p ) v uzlech asi 9 krát druhá odmocnina tlaku v pneumatikách v librách na čtvereční palec (PSI). Při tlaku vzduchu v pneumatikách 64 PSI by vypočítaná rychlost aquaplaningu byla přibližně 72 uzlů. Tato rychlost je pro valivé, neklouzavé kolo; zablokované kolo sníží V p na 7,7násobek odmocniny tlaku. Jakmile tedy uzamčená pneumatika začne aquaplaningovat, bude pokračovat, dokud se rychlost nesníží jinými prostředky (přetahování vzduchem nebo zpětný tah).

Reverzní guma

Při prudkém brzdění dochází k reverznímu gumovému (parnímu) aquaplaningu, což má za následek prodloužení smyku zablokovaného kola. K usnadnění tohoto typu aquaplaningu je zapotřebí pouze tenký film vody na dráze. Smyk pneumatiky generuje dostatek tepla, aby změnil vodní film na polštář páry, který udržuje pneumatiku mimo přistávací dráhu. Vedlejším účinkem tepla je, že se guma, která je v kontaktu s dráhou, vrátí do původního nevytvrzeného stavu. Indikace letounu, který zažil reverzní gumový aquaplaning, jsou výrazné „páry vyčištěné“ značky na povrchu dráhy a skvrna vrácené gumy na pneumatice.

Reverzní gumový aquaplaning často následuje po setkání s dynamickým aquaplaningem, během kterého může mít pilot zablokované brzdy ve snaze zpomalit letadlo. Nakonec letadlo zpomalí natolik, že se pneumatiky dotknou povrchu dráhy a letadlo začne smykat. Nápravou pro tento typ aquaplanu je, aby pilot uvolnil brzdy a umožnil roztočení kol a mírné brzdění. Reverzní gumový aquaplaning je zákeřný v tom, že pilot nemusí vědět, kdy začíná, a může přetrvávat při velmi pomalých rychlostech (20 uzlů nebo méně).

Snížení rizika

Jakákoli pneumatika aquaplaning snižuje jak účinnost brzdění, tak kontrolu směru.

Když jsou piloti konfrontováni s možností aquaplaningu, doporučuje se jim přistát na drážkované dráze (je -li k dispozici). Rychlost dotyku by měla být co nejnižší, v souladu s bezpečností. Poté, co se přední kolo spustí na přistávací dráhu, je třeba použít mírné brzdění. Pokud zpomalení není detekováno a existuje podezření na aquaplaning, měl by být nos zvednut a aerodynamický odpor použit ke zpomalení do bodu, kdy brzdy začnou být účinné.

Správná brzdná technika je zásadní. Brzdy by měly být silně zabrzděny, dokud nedosáhnou bodu těsně před smykem. Při prvním nárazu smyku by měl pilot uvolnit brzdný tlak a nechat kola roztočit. Směrové ovládání by mělo být pokud možno udržováno pomocí směrovky. Při bočním větru, pokud by mělo dojít k aquaplaningu, způsobí boční vítr, aby letadlo současně působilo proti větru (tj. Nos se bude otáčet proti větru), stejně jako klouzalo po větru (letadlo bude mít tendenci klouzat ve směru pohybu vzduchu ). U malých letadel by mělo pomoci držení nosu nahoru, jako kdybyste přistávali na měkkém poli, a pomocí kormidla aerodynamicky udržovat směrové ovládání a přitom držet křidélko proti větru v nejlepší pozici, aby se zabránilo zvedání křídla. Vyhněte se však přistání za silného deště, kde je složka větru s bočním větrem vyšší než maximální předvedený boční vítr uvedený v příručce Pilot Operations Handbook.

Viz také

Reference

V souladu
Všeobecné

externí odkazy

  • Papír NASA popisující aquaplaning, TN D-2056 „Fenomény hydroplaningu pneumatik“.