Татьяна Гончарова - Ласковые сети кружева филе. Веселая аппликация... (Сделай сам №2∙1998)

Рассмотрим рис. 5, изображающий три способа размещения груза.

Рис. 5

В третьем случае по сравнению со вторым — объем параллелепипеда неизменный (груз тот же), ребро b увеличено обратно пропорционально ребру с , ребро а неизменно. В предлагаемой нами тележке (рис. 5–2) уменьшается момент инерции тележки с грузом (по сравнению с вариантом рис. 5–1) при наезде одним колесом на кочку, то есть при повороте тележки с грузом вокруг продольной оси х , проходящей через точку опоры правого колеса. Однако угол поворота тем больше, чем уже колея. Будем считать, что угловое ускорение при повороте тележки вокруг оси х (то есть при наезде на кочку) прямо пропорционально ширине колеи. Тогда для того, чтобы сопротивление движению тележки не увеличивалось при уменьшении колеи, момент инерции телеги с грузом при повороте вокруг оси х должен уменьшиться в результате уменьшения момента инерции пакета груза и всей телеги примерно прямо пропорционально уменьшению ширины колеи, что практически так и есть. В этом случае уменьшение ширины колеи выгодно «по всем статьям».

Авторы считают, что и дальнейшее уменьшение колеи во многих случаях имеет положительный смысл. Рассмотрим третий вариант (рис. 5–3). Хотя вышеупомянутый момент инерции увеличивается при уменьшении колеи, однако силы, перпендикулярные движению телеги в горизонтальной плоскости на уровне пояса человека, «нейтрализуются водителем телеги» значительно труднее и при значительно больших затратах энергии (по мнению авторов более чем в 10 раз), чем воздействия в продольном направлении. Это связано с двумя моментами.

Первый — самый неприятный — когда точка приложения силы, перпендикулярной движению, находится впереди (или сзади) туловища. Дело в том, что момент инерции тела человека при повороте вокруг вертикальной оси, проходящей через центр туловища, самый минимальный из всех возможных. Причем эта разница очень значительна. Вместе с тем позиция посередине ведущего телегу наиболее удобна. Второй момент связан с тем, что даже тогда, когда точка приложения вышеуказанной силы приходится на центр туловища (в поперечном плане), человеку значительно труднее противостоять этой силе в движении, нежели той, что совпадает по направлению с движением. Это можно проверить на практике, то есть покатать телегу значительно больших размеров: груженый прицеп для легкового автомобиля на одной оси, сварочный агрегат (САК), бочку для кваса… Думается, не следует строить иллюзий, что существует какой-то порог, после которого величина сил в горизонтальной плоскости, перпендикулярных движению, практически, не оказывает влияния. В данном случае иллюстрацией к вышесказанному может служить тачка — тележка с одним колесом. Расположение груза на тележке, когда наиболее длинное ребро параллельно движению, делает возможным везти телегу впереди себя (благодаря центровке и устойчивости в продольной вертикальной плоскости), что позволяет значительно эффективнее выбирать дорогу.

Следует отметить, что наши рассуждения могут теоретически скорректировать второй подпункт — центр тяжести телеги должен быть чуть ниже осей колес. Так как дальнейшее понижение центра тяжести хоть и сделает незначительными флюктуации (случайные колебания) вертикальных сил при движении по неровностям, но уменьшит момент инерции телеги при повороте вокруг оси х — то есть при наезде на кочку.

Тележку необходимо сделать как можно более длиннойдля увеличения момента инерции тележки с грузом в продольном плане (то есть при повороте вокруг осей колес), эффективной центровки грузом, увеличения рычага приложения силы при движении. Достаточная длина обеспечивает при стоянке малый наклон телеги в продольном плане без специальных подставок, что исключает смещение незакрепленного груза. Будем считать, что устойчивость на курсе и в продольной вертикальной плоскости пропорциональна моменту инерции телеги с грузом или может быть близка к квадратичной зависимости от длины телеги. Кроме того, эта же устойчивость прямо пропорциональна рычагу приложения силы для придания устойчивости телеге при движении. Предельная длина большой тележки не должна превышать 1300–1400 мм — это предельная длина, при которой еще возможно передвижение по обычной квартире и провоз в электричке. Длина сиденья в электричке приблизительно равна 1350 мм, и если тележка будет длиннее, то будет слишком вылезать в проход, что вызовет определенные неудобства. Конечно, это может случиться, если вы везете такой груз, который не дает возможности поставить тележку на попа.

Подытожить обсуждение длины телеги необходимо следующим Вместо длинной ручки, обеспечивающей продольную устойчивость двухколесной тележки в вертикальной и горизонтальной плоскостях (в основном своим большим рычагом), использованы более эффективные приемы, а именно:

1) уменьшение влияния неровностей дороги сужением колеи;

2) в результате уменьшается ширина пакета груза (на телегах, где груз находится между колесами), что увеличивает момент инерции тележки с грузом в продольном плане;

3) центр тяжести груженой тележки размещают по вертикали ниже осей колес, что делает ее устойчивой в продольной вертикальной плоскости;

4) большим моментом инерции тележки в продольном плане (результат большой длины) создают ей устойчивость как в горизонтальной, так и в продольной вертикальной плоскостях;

5) при возможности центровки тележки грузом добиваются устойчивости в продольной вертикальной плоскости;

6) большая длина тележки обеспечивает также больший рычаг приложения силы для стабилизации положения телеги при движении (аналог длинной ручки в обычных тележках, выпускаемых промышленностью).

Простейшие прикидки показывают, что более 90 % усилий на повсеместно встречающихся тележках тратится на несение части груза и стабилизации движения в горизонтальной плоскости. При изменении конструкции тележки все эти усилия можно уменьшить почти на два порядка.

2. Из первых двух подпунктов первого пункта следует, что очень желательно предусмотреть возможность помещения груза на двух уровнях: между колесами и выше уровня колес (в экстремальном случае). В приводимой здесь конструкции телеги, если нет возможности расширить ее, если габариты груза превышают максимальную ширину телеги, ну, и если еще что-то, груз можно разместить на периметрах-поручнях, которые намного выше колес.

3. Для телег на колесах от взрослого дорожного велосипеда необходим жесткий периметр-поручень высотой от поверхности земли не менее 800 мм — высота кисти слегка согнутой в локте руки человека среднего роста. На тележках с колесами диаметром меньше 702 мм поручни в бортовых частях, видимо, можно опустить до уровня чуть выше колес, то есть сделать высоту поручней от плоскости движения меньше 800 мм. Этот периметр выполняет роль ограничителя груза при погрузке между колесами, фиксатора-ограничителя дополнительного оборудования (здесь короба-кузова, ограничительных пластин кресла инвалида), а также поручней, за которые ведут телегу.