Γεωμετρία της μοτοσικλέτας

Cpt · #1 20-12-2008, 02:21

Ευ... κύκλιος γεωμετρία

Μεταξόνιο, ίχνος, γωνία κάστερ είναι λέξεις που διαβάζονται συχνά σε μοτοσικλετιστικά κείμενα, αλλά από πολλούς αντιμετωπίζονται ως "αφηρημένες έννοιες", "υπερφυσικά μεγέθη" και λοιπά... αποκρυφιστικά στοιχεία, τα οποία κατανοούν μόνο οι μύστες. Και όμως, είναι θέμα απλών... μαθηματικών (τώρα μάλιστα...).

Κάθε μηχανολογική κατασκευή, όπως οι μοτοσικλέτες, ορίζεται από κάποια μεγέθη, τα οποία είναι επιλεγμένα με συγκεκριμένο τρόπο, ώστε να έχουν κάποιο επιθυμητό αποτέλεσμα. Αν για παράδειγμα θέλεις ένα πλαίσιο άκαμπτο, τότε επιλέγεις χοντρές δοκούς με αρκετή απόσταση μεταξύ τους. Η διατομή των δοκών και η απόσταση μεταξύ τους χαρακτηρίζουν την αντοχή του πλαισίου σε κάμψη.

Με τον ίδιο τρόπο, η σταθερότητα και σε αντιστοιχία η ευελιξία μίας μοτοσικλέτας, ορίζονται από τρία μεγέθη τα οποία συνθέτουν τη λεγόμενη "γεωμετρία" της μοτοσικλέτας. Αυτά είναι το μεταξόνιο, το ίχνος και η γωνία κάστερ. Εδώ κανονικά ανήκει και η διάμετρος των τροχών, την οποία όμως θα παραλείψουμε γιατί μοτοσικλέτες της ίδιας κατηγορίας έχουν συνήθως τροχούς ίδιων (ή παρεμφερών) διαστάσεων για λόγους επιλογής ελαστικών, χωρίς όμως αυτός να είναι και ο κανόνας (στα scooter για παράδειγμα, αυτό δεν ισχύει καθόλου).

Οταν σχεδιάζεται μία μοτοσικλέτα πρέπει να είναι σταθερή και συγχρόνως ευέλικτη. Η σταθερότητα όμως και η ευελιξία είναι έννοιες αντικρουόμενες εξ ορισμού: σταθερός είναι αυτός που δεν αλλάζει εύκολα την κινητική του κατάσταση, ευέλικτος είναι αυτός που κάνει ακριβώς το αντίθετο! Γι' αυτό και οι μοτοσικλέτες σχεδιάζονται έτσι ώστε να πετυχαίνουν έναν αποδεκτό μέσο όρο, δίνοντας όμως έμφαση είτε στη μία είτε στην άλλη κατεύθυνση. Μία μοτοσικλέτα που γενικά είναι σχεδιασμένη για σταθερότητα λέμε ότι έχει "αργή" γεωμετρία (γιατί "αργεί" να αλλάξει κατεύθυνση). Κλασικά παραδείγματα τέτοιων μοτοσικλετών είναι τα custom.

Αντίθετα, μία μοτοσικλέτα ευέλικτη λέμε ότι έχει "γρήγορη" γεωμετρία (γιατί αλλάζει γρήγορα κατεύθυνση). Τα supersport είναι το πιο αντιπροσωπευτικό δείγμα εδώ. Αν θέλαμε να δώσουμε έναν χοντρικό μπούσουλα συσχέτισης, θα λέγαμε ότι μεγάλες τιμές των τριών μεγεθών (αλλά και των διαμέτρων των τροχών) δίνουν αργή γεωμετρία και το αντίθετο. Και τα τρία μεγέθη επιδρούν με παραπλήσιο τρόπο στη δυναμική της μοτοσικλέτας. Η όλη ιστορία είναι καθαρά θέμα ροπών, όπως θα δούμε αμέσως παρακάτω: Η γωνία κάστερ είναι η γωνία που σχηματίζει ο άξονας περιστροφής του τιμονιού (λαιμός) με την κατακόρυφο.

Μία χοντρική εικόνα της κάστερ είναι η κλίση του πιρουνιού σε σχέση με την κατακόρυφο, όταν κοιτάμε τη μοτοσικλέτα από το πλάι. Η κάστερ από μόνη της δεν παίζει κάποιο σημαντικό ρόλο στη γεωμετρία της μοτοσικλέτας. Η βασική συνεισφορά της είναι η δημιουργία του ίχνους. Μεγάλη γωνία κάστερ δίνει μεγάλο ίχνος και το αντίστροφο. Το ίχνος ή τρέιλ, είναι η οριζόντια απόσταση του σημείου που τέμνει ο άξονας του λαιμού το έδαφος, από το σημείο που εφάπτεται ο τροχός σε αυτό. Κάθε φορά που ο εμπρός τροχός εκτρέπεται από την ευθεία, εμφανίζεται μία ροπή που τείνει να τον επαναφέρει. Οσο μεγαλύτερο είναι το ίχνος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροπή επαναφοράς. Είναι ίδιο με το φαινόμενο των μοχλών: όσο μεγαλύτερος ο μοχλός, τόσο μεγαλύτερη η ροπή που ασκεί.

Ετσι, όσο μεγαλύτερο είναι το ίχνος, τόσο μεγαλύτερη δύναμη απαιτείται για να φύγει η μοτοσικλέτα από την ευθεία. Είναι πιο σταθερή, αλλά λιγότερο ευέλικτη. Ακριβώς με τον ίδιο τρόπο επιδρά και το μεταξόνιο στη συμπεριφορά της μοτοσικλέτας. Οπως ο εμπρός τροχός έχει ένα ίχνος, έτσι έχει ίχνος και ο πίσω τροχός, φυσικά πολύ μεγαλύτερο. Και εδώ πρόκειται για την απόσταση του σημείου που τέμνει ο άξονας του λαιμού το έδαφος, από το σημείο επαφής του πίσω τροχού με το οδόστρωμα. Κατά ανάλογο τρόπο, όσο μεγαλύτερο είναι και αυτό το ίχνος, τόσο πιο σταθερή και λιγότερο ευέλικτη είναι η μοτοσικλέτα. Το μεταξόνιο είναι απλώς μία ένδειξη του ίχνους του πίσω τροχού, επειδή είναι ευκολότερο να μετρηθεί.

Το μεταξόνιο είναι η απόσταση των αξόνων των δύο τροχών και είναι ίσο με το ίχνος του πίσω τροχού, μείον το ίχνος του εμπρός. Επειδή γνωρίζοντας το ίχνος του εμπρός και το μεταξόνιο, υπολογίζεται το ίχνος του πίσω, χρησιμοποιούνται μόνο αυτές οι δύο τιμές στα τεχνικά χαρακτηριστικά. Πάντως, τρεις "σωστές" τιμές γεωμετρίας δεν εξασφαλίζουν την καλή οδική συμπεριφορά μίας μοτοσικλέτας. Οπως δεν είναι απαραίτητο ότι δύο μοτοσικλέτες με τα ίδια γεωμετρικά χαρακτηριστικά θα έχουν το ίδιο καλή οδική συμπεριφορά.

Οι τιμές των τριών αυτών μεγεθών είναι απλώς ενδεικτικές για τον σχεδιασμό της. Στην ευελιξία μίας μοτοσικλέτας παίζουν σημαντικό ρόλο και άλλοι παράγοντες, όπως η κατανομή του βάρους, η μάζα των τροχών, το ύψος του κέντρου βάρους, το σχήμα των ελαστικών και η ποιότητα των αναρτήσεων. Ρόλος, ο οποίος πολλές φορές αποδεικνύεται ουσιαστικότερος από μία "κοφτερή" γεωμετρία..