DOBRZE WIEDZIEĆ
Holowanie dużych, ciężkich przyczep nie jest kwestią szczęścia, nie wynika też z wiary, że wszystko się uda. Oto nasz przewodnik po wszystkim, co musisz wiedzieć o holowaniu ciężkich przyczep.
Co producenci samochodów zalecają w kwestii bezpiecznego holowania? Oto kilka przykładów:
Przykładów możemy przytoczyć więcej, ale wszyscy producenci samochodów zgodnie mówią o liczbach i wytycznych oraz o ich nieprzekraczaniu. Wielu wskazuje, że informacje są dostępne w instrukcji obsługi pojazdu. Oznacza to, że kierowca musi orientować się i rozumieć, co te dane oznaczają. Podstawowa wiedza musi wystarczyć, zwłaszcza że producenci samochodów nie mają pojęcia, jaką przyczepę kierowca będzie chciał holować.
Problem polega na tym, że te wszystkie wagi i liczby są mylące. Większość ludzi nie uważa holowania przyczepy za fajny sposób spędzania czasu i po prostu chce, aby ktoś im powiedział, co mają robić, aby było to bezpieczne i zgodne z prawem. Wielu z nich chętnie zapłaci komuś, kto to wszystko przygotuje i, odjeżdżając, nie będą martwić się o różnicę pomiędzy masą własną a dopuszczalną masą całkowitą. Niestety, niewielu jest takich, którzy to robią, ponieważ wymaga to zrozumienia przepisów dotyczących holowania przyczep i fizyki jazdy. Jeżeli otrzymujesz zapłatę za doradztwo, to ponosisz odpowiedzialność, jeśli coś jest nie tak lub jeśli doszło do wypadku. Należy więc zrozumieć niechęć ekspertów do certyfikowania kombinacji samochodów i przyczep. Załóżmy więc, że jesteś właścicielem, który chce poprawnie holować i skonfigurować przyczepę z samochodem. Nie ma niestety żadnego „skrótu” do prawidłowego holowania przyczep – należy zrozumieć fizykę jazdy i różne ograniczenia.
Podsumowując, albo sam musisz to zrozumieć, albo udać się do niezależnego eksperta od holowania, aby ten prawidłowo skonfigurował zestaw. Każda kombinacja samochodu i przyczepy jest inna.
Rys. 1. Przyczepy centralnoosiowe i z obrotnicą
Rodzaje przyczep
Przyczepy dzielimy na centralnoosiowe i z obrotnicą. Czerwone strzałki na rysunku 1 wskazują, że przyczepa z obrotnicą rozkłada ciężar na własnych kołach, a osie znajdują się na każdym z końców przyczepy. Przyczepa z obrotnicą jest sterowalna i potrzebuje tylko holownika, który zapewnia siłę napędową i pełne kierowanie. W związku z tym są używane do dużych, ciężkich ładunków, zazwyczaj spotykamy je za ciężkimi samochodami ciężarowymi.
Niestety, są drogie, ciężkie i trudniejsze do manewrowania niż przyczepa centralnoosiowa (chociaż ich zaletą jest to, że można z zasady skręcać ciaśniej), a co ważne – niestabilne, gdy zbliżamy się do dziewięćdziesięciu stopni obrotu. Właśnie dlatego przyczepy z obrotnicą nie przyjęły się w segmencie do dmc 3,5 t. Podejrzewam, że wyglądają również nieco zbyt komercyjnie i są prostu brzydkie. Są na pewno łatwiejsze do sprzęgnięcia, ponieważ jest o wiele mniej masy na dyszlu (jeśli w ogóle) i łatwiej im się poruszać, ponieważ przesuwamy tylko przednie koła, a nie całą przyczepę.
Masa przyczepy centralnoosiowej rozkłada się głównie na osi lub osiach, a jej stabilność zapewnia holownik. Rozwiązanie to oznacza obciążenie na dyszlu i tu zaczynają się problemy.
Siły działające na przyczepy – klucz do zrozumienia bezpiecznej konfiguracji holowania
Przyczepa ma środek ciężkości (CoG), który na rysunku 2 oznaczony jest czerwoną kropką, a znajduje się przed TA (osią przyczepy). Powoduje to powstanie siły działającej na tył samochodu i hak holowniczy (TBM – dopuszczalny maksymalny nacisk na hak holowniczy). To z kolei tworzy siłę skierowaną do góry na FA (oś przednią) obracającą się wokół osi RA (tylnej). Co ciekawe, siła na tylnej osi jest większa niż dopuszczalny maksymalny nacisk na hak holowniczy, zwykle o około 30%.
Podczas holowania przyczepy chcemy, aby była ona stabilna dynamicznie, co oznacza, że gdy coś ją poruszy – podmuch wiatru, nierówności na drodze – przyczepa wraca na swoje miejsce za holownikiem. Przeciwieństwem dynamicznie stabilnej konstrukcji jest niestabilność, kiedy po zakłóceniu przyczepa nienaturalnie odchyla się od swojej pierwotnej pozycji.
Kluczem do stabilności jest położenie środka ciężkości względem osi, które jest podobne, ale nie takie samo jak nacisk na hak holowniczy. Diagramy na rysunku 3 wskazują:
1) Właściwy środek ciężkości – przyczepa jest stabilna. W razie zakłócenia powróci na miejsce za holownikiem, a mimo to będzie dość łatwa do manewrowania.
2) Środek ciężkości przesunięty za bardzo do przodu – przyczepa jest bardzo stabilna, ale również trudna do skrętu i powoduje zbyt duże obciążenie z tyłu samochodu. Przyczepa pokazana na tym rysunku miałaby problemy z pokonywaniem zakrętów i chciałaby jechać prosto.
3) Środek ciężkości blisko osi – przyczepa bardzo łatwo skręca, ale nie jest stabilna, zwłaszcza przy większej prędkości. Wystąpiłoby niewielkie tłumienie zakłóceń, co doprowadziłoby do niestabilności holownika. Jest to dobra konfiguracja do jazdy przy niskich prędkościach, gdzie wymagana jest minimalna siła docisku haka holowniczego, a stabilność przy dużych prędkościach nie ma znaczenia.
4) Rozkład mas jest błędny, ponieważ środek ciężkości znajduje się za osią, tworząc dynamicznie niestabilną przyczepę, w której każde odchylenie od toru jazdy jest powiększane.
Wiele osób mówi o zwiększeniu nacisku na hak, aby poprawić stabilność. To właściwie wynik, a nie reakcja. To co naprawdę ważne, to przesuwanie środka ciężkości przed oś lub osie, ale metoda ta ma także efekt uboczny w postaci zwiększania nacisku na kulę haka. Łatwo po prostu zwiększyć nacisk na hak, aby rozwiązać problemy ze stabilnością, ale wiąże się z tym duże ryzyko.
Rys. 2. Schemat rozkładu sił działających na przyczepy
Co dzieje się ze zwiększonym obciążeniem haka holowniczego i przesunięciem środka ciężkości przyczepy?
Im bardziej przed osi przesuniemy środek ciężkości, tym lepsza jest stabilność i jazda w linii prostej. Niestety, nacisk na hak również rośnie, a im większy nacisk na hak, tym większa siła działa na samochód, w szczególności na oś tylną. Na przedniej osi występuje odpowiednie zmniejszenie ciężaru. Ta sytuacja źle wpływa na stabilności pojazdu, a zatem na bezpieczeństwo prowadzenia:
Konkluzja: jeśli przyczepa nie jest stabilna, zwiększenie nacisku na hak pomoże, ale uważaj na wady tego rozwiązania. Istnieją inne sposoby osiągnięcia stabilności, takie jak centralizacja ładunku przyczepy i właściwe rozmieszczenie obciążenia.
Rys. 3. Środek ciężkości wyłącznie w celach ilustracyjnych. Dokładna lokalizacja CoG zależy od przyczepy i samochodu holownika
Obciążenie tylnej osi – gorsze niż maksymalne obciążenie haka holowniczego!
Osie przednie i tylne w każdym pojeździe mają limity obciążenia, których nie wolno przekraczać. Stanowią one uzupełnienie dmc pojazdu. Możliwe jest jednak obciążenie w ramach dmc i przekroczenie maksymalnego dopuszczalnego obciążenia osi.
Niestety, po podłączeniu przyczepy obciążenie tylnej osi zwiększa się bardziej niż nacisk na hak holowniczy. Powodem jest to, że siła działająca na hak znajduje się w pewnej odległości za tylną osią. Jak wyglądają siły, pokazuje rysunek 4.
Nacisk na hak popycha tył samochodu w dół, a podwozie obraca się na tylnej osi, dzięki czemu zmniejsza się nacisk osi przedniej. Ta masa musi się gdzieś przesunąć, więc idzie na tylną oś. Intuicyjnie wiemy, że jeśli naciśniemy wystarczająco mocno na dyszel, przednie koła samochodu oderwą się od ziemi. Zgodzimy się zatem, że cała masa samochodu znajduje się na tylnych kołach.
Rys. 4. Po podłączeniu przyczepy obciążenie tylnej osi rośnie bardziej niż nacisk na hak holowniczy
Wzór do obliczania obciążenia tylnej osi:
Obciążenie tylnej osi w wyniku nacisku na hak holowniczy = zwis/rozstaw osi x maksymalny dopuszczalny nacisk na hak holowniczy
Na przykład 1200 mm zwisu, 130 kg nacisku na hak holowniczy, 2750 mm rozstawu osi = 57 kg redukcji masy na przedniej osi. Dodajmy to do maksymalnego nacisku na hak holowniczy (130 kg), a na tylną oś mamy 187 kg.
Kiedy podstawimy nacisk na hak 350 kg przy takich samych wymiarach pojazdu, uzyskamy redukcję masy o 152 kg na przedniej osi i wzrost o 502 kg (350 + 152 kg) na osi tylnej. To poważne obciążenie dla każdego samochodu, w którym wymiana sprężyn na sztywniejsze nie rozwiąże problemu. Możemy uszkodzić zawieszenie nawet najlepszego pojazdu terenowego. To pokazuje, dlaczego tak ważne są krótki zwis i długi rozstaw osi. Im krótszy zwis, tym mniejsze obciążenie tylnej osi i tym lepsza kontrola przyczepy.
Jeśli spojrzymy na nowoczesne konstrukcje niektórych samochodów terenowych i dostawczych, stwierdzimy, że mają one bardzo długie zwisy, a ich stosunkowo długie rozstawy kół nie rekompensują tego faktu. Samochody, które mają tylną oś przesuniętą bardziej do środka, świetnie sprawdzają się przy manewrowaniu, ale kiepsko znoszą obciążenie maksymalnym ładunkiem i średnio sprawdzają się podczas holowania. Większość z nich mogłaby być znacznie stabilniejszymi konstrukcjami, gdyby miały osie przesunięte o około 200-300 mm do tyłu. To jeden z powodów, aby używać najkrótszych haków holowniczych jak to możliwe.
Wniosek: siły działające na hak holowniczy wywierają duży nacisk na tylną oś, większą niż na sam hak.
tekst Michał Wnuk
Artykuł pochodzi z numeru 2(81) 2018 Polskiego Caravaningu
