Tavan yükleri ve güvenli sürüş açısından araca etkileri nelerdir ?

Off-road Temel Teknik Bilgiler

Sevgili off-road ve doğa tutkunu arkadaşlar, Off-road Temel Teknik Bilgiler yazı dizimizin bir paylaşımı ile daha birlikteyiz. Vereceğim bilgiler; konsantre, teknik temele dayalı, yaşanmış tecrübeleri içeren ve bazıları off-road literatüründe ilk kez isim bulacak detayları içeren paylaşımlardır. Okuyuculara fayda sağlaması dileği ile.

Bu günkü konumuz Tavan yükleri ve güvenli sürüş açısından araca etkileri nelerdir ?”:

Başka hiçbir yerde bulamayacağınız derecede ince bir analiz.

Araca etki eden kuvvetler temel olarak statik ve dinamik kuvvetler olarak ikiye ayrılabilir. Statik şartlar sadece araç durmuş vaziyette iken tek başına mevcuttur. Gerek aracın sürekli hareket halinde olmasından kaynaklanan; momentum, merkez kaç kuvveti gerekse süspansiyon sisteminden kaynaklanan etkiler ve motordan tekerleklere intikal eden döndürme etkileri nedeniyle, bazen de fren etkisi vs ile farklı şartlarda değişken denge kaybı yaratan etkilere de dinamik etkiler diyebiliriz. Dinamik etkilerin hepsi kütle ilintili etkiler olduğu için, hepsini aracın kombine ağırlık merkezinden etkiyor olarak düşünebiliriz.

Kombine ağırlık merkezi: Aracın kendi ağırlığı dışında içindeki sabit olan olmayan tüm ilave ekipman, eşya ve insan yükleri dikkate alınarak hesap edilmiş ağırlık merkezidir.

Araca yerleştirilen herhangi bir ilave yük, eğer aracın boş halinde hesap edilen ağırlık merkezinin üzerinde bir lokasyona yerleştirilir ise, aracın kombine ağırlık merkezini yukarı doğru kaydırır. Tam tersi, aracın boş ağırlık merkezinin altında bir seviyeye yerleştirilen ilave yük ise, aracın kombine ağırlık merkezini aşağı doğru kaydırır.

Denge-devrilme ‘nin temel kuralı, ağırlık merkezi yükseldikçe devrilmenin kolaylaşacağı, ağırlık merkezi alçaldıkça devrilmenin zorlaşacağıdır.

Konunun daha iyi anlaşılabilmesi için Denge offroad ‘un neresindedir ve önemi nedir yazımızı okumanızda fayda olacaktır.

Şimdi gelelim analizimize örnek olacak araç özeline.

Aracımızın lastik dışından lastik dışına 190 cm genişlikte olduğunu,

Araç yüksekliğinin yaklaşık 190 cm olduğunu,

Araç ağırlığımızın ~2000 kg olduğunu,

Araca koyulan ilave tavan test yükünün yerden 200 cm yükseklikte yerleştirildiğini,

Araca koyulan ilave tampon seviyesi yükün yerden 70 cm yükseklikte yerleştirildiğini,

Aracın kendi boş ağırlık merkezinin yerden yaklaşık 95 cm yükseklikte olduğunu kabul ettik.

Tavan yüklerini ; tavan çadırı, tavan sepeti, tavana entegre gölgelik, port bagaj vs oluşturabilir.

Tampon seviyesi yükleri ise ; demir tampon, vinç, tampon içi su deposu vs oluşturabilir.

Analizimizde temel olarak, araç üzerindeki ilave 100 kg ‘lık bir ağırlığın, tampon veya tavan pozisyonunda,  statik ve dinamik olarak araca müspet ve menfi etkilerini inceleyeceğiz.

Müspet etki : Dengede kalmaya yardımcı olan etki

Menfi etki : Aracın dengesini kaybetmesine sebep olan etki

Yani araca ilave olarak yükleyeceğimiz 100 kg ağırlığın, tampon seviyesinde olması ile tavan sepeti seviyesinde olması arasında ne gibi farklılıklar olacaktır ?

Bu cevaplara göre de aracımıza tavan sepeti, tavan çadırı, tavan gölgeliği, port bagaj gibi ekipmanları koyduğumuzda sürüş alışkanlıklarımızı nasıl regüle etmemiz gerektiğini tartışacağız.

Hesap kolaylığı olması için bazı ölçüler daha anlaşılır yakın sayılara yuvarlanmıştır.

Dinamik etkilerin yönü, etkiye sebep olan faktöre bağlı olarak değişebilecektir. Hesap kolaylığı açısından ve etkinin moment kolunun en yüksek değerde olduğunu düşündüğümüz yön örnek çalışmamızda esas alınmıştır.

Ayrıca bu bir değerlendirme analizi olduğu için aşağıdaki açıklamalar doğrultusunda da kabuller yapılmıştır.

F kuvveti, 100 kg ağırlığını oluşturan kütlenin fonksiyonu olmak kaydıyla; momentumun, eylemsizlik momentinin, merkezkaç kuvvetinin, fren etkisinin, süspansiyon sisteminin vs ‘nin fonksiyonu olarak araca etkiyecektir. 100 kg ağırlık için, kütle sabit olsa da, neyin etkisinde ortaya çıktığına bağlı olarak tavan sepeti hizasında veya tampon hizasında, araca farklı kuvvet değerleri ile etkileyebilecektir. Bu yüzden F1 ve  F2 olarak adlandırılmışlardır.

30 m yarıçaplı bir viraja 60 km/h (16.667 m/s) bir hızla girecek olur isek;

100 kg ağırlığında bir cismin maruz kalacağı merkez kaç kuvveti;

(100 kg) / (9.81 m/s2) * (16.667 m/s)2 / (30 m) = 94.39 kg olacaktır. Örnek hesabımızda, bunu yaklaşık 100 kg kabul edip, pozisyon farklılığının yaratacağı durumu göz ardı ederek F1=F2=100 kg kabul edebiliriz.

Notasyonumuz;  aracı dengede tutmaya çalışan tüm etkiler için  “+”, aracı devirmeye çalışan tüm için etkiler “-“ dir.

Örnek aracımız durağan ve düz vaziyette iken, hem kendi ağırlığı hem de ilave yükleri aracı dengede tutmaya çalıştığı için “+” olacaktır.

Araç düz pozisyonda ve hareket halinde iken araç ağırlığı ve ilave yükler “+” etki yaratırken, örneğin merkezkaç kuvvetinden kaynaklanan kuvvet “-“ etki yaratacaktır.

Aracın maruz kaldığı “-“ dinamik etki, aracı dengede tutmaya çalışan “+” etkiyi aşar ise araç devrilecektir.

Arazi şartlarında, aracın düz vaziyette olmadığını ve yana doğru yatık vaziyette olduğunu düşünecek olur isek, “-“ etkilerin çok daha küçük değerlerinde bu devrilme gerçekleşebilecektir.

Şimdi sayısal örneğimizi, aracın “dokunsan devrilecek” dediğimiz pozisyonda yani, aracın ağırlık merkezinin aracın devrilme noktası olan lastiğin en dış noktası ile aynı düşey hizaya gelecek kadar yatık olduğu durum için yapalım. Değerlendirme sadece ilave yük için yapılacaktır.

Bu durumda aracın ağırlığının devrilme noktasından geçen düşey eksene mesafesi 0 ‘dır. Yani araç boş ağırlığının, devrilme veya dengede tutma açısından etki eden momentinin kuvvet kolu 0 cm ‘dir. Doğal olarak M (moment) = G (ağırlık) x L (kuvvet kolu) formülünde L= 0 ise M = 0 olacaktır. Araç ağırlığının etkisinin 0 olduğu bu pozisyonda aracın tavan ve tampon seviyesine yerleştirilen ilave yükün etkisi ise şu şekilde ortaya çıkmaktadır;

Sadece statik etkiler için :

Tavan seviyesi yükleri için ,

M(-) = 100 kg x (-0.75 m) = -75 kg-m aracı devirecek şekilde

Tampon seviyesi yükleri için,

M(+) = 100 kg x 0.15 m =15 kg-m aracı dengede tutacak şekilde

Tampon seviyesi ve tavan seviyesi ilave 100 kg yük eş zamanlı araç üzerinde bulunuyor ise,

-75 + 15 = -60 kg-m devirme momenti fazlası ile araç devrilecektir.

Sadece tavan seviyesi ilave 100 kg yük araç üzerinde bulunuyor ise, -75 kg-m devirme momenti fazlası ile araç devrilecektir.

 Statik ve dinamik etkiler için :

Tavan seviyesi yükleri için ,

(Yukarıda izah edildiği gibi, F1=F2=100 kg kabul edildi)

 

M(-) = 100 kg x (-0.75 m) + 100 kg x (-2.10 m) = – 285 kg-m aracı devirecek şekilde

Tampon seviyesi yükleri için,

M(-) = 100 kg x 0.15 m  + 100 kg x (-1.15 m) = – 100 kg-m aracı devirecek şekilde

Tampon seviyesi ve tavan seviyesi ilave 100 kg yük eş zamanlı araç üzerinde bulunuyor ise,

(-285) + (-100) = -385 kg-m devirme momenti fazlası ile araç devrilecektir.

Sadece tavan seviyesi ilave 100 kg yük araç üzerinde bulunuyor ise, -285 kg-m devirme momenti fazlası ile araç devrilecektir.

Sayısal örnekten de anlaşılacağı gibi, tavan seviyesinde olan ilave yükler, araç özellikle yan yatmış pozisyonda ise hem statik durumda hem dinamik etkiler altında aracın daha erken devrilmesine sebep olacaktır.

Tampon seviyesinde bulunan ilave yükler ise, statik durumda aracın dengede kalmasına müspet etki yaratırken, dinamik etkileşim bu seviyedeki yükler için dahi, aracın devrilmesine sebep olabilecektir.

Sonuç ve Öneriler :

Hemen hemen hiçbirimiz, arazide kullandığımız araçları orijinal hali ile kullanmıyoruz. Arazi araçlarında en temel modifikasyonlar araç yükseltme ve lastik büyütmektir. Bu modifikasyonlar zaten aracın boş halinin ağırlık merkezini yukarı kaydırarak denge açısından olumsuz bir durumu beraberinde getirmektedir. Bunlara ilave olarak tavan seviyesinde koyacağımız her ilave yük aracın, özellikle yan durumda daha erken devrilmesine neden olacaktır.

Arazici aracını sever ve ona olabildiğince aksesuar yükler. Bu aksesuarlardan bir kısmı görsel bir kısmı fonksiyoneldir. Örneğin; çalışmayan şnorkel, aktif olmayan dummy telsiz anteni bunlardan bazılarıdır. Yükseltilmiş ve MT – XT lastik takılmış bir aracı zaten teorik olarak asfaltta bile yüksek hızda sürmeyeceğimiz kabulü ile hareket edersek, araç aerodinamiğini olumsuz etkilemekten başka bir işe yaramayan şnorkelin hayati olumsuz bir etkiye sahip olması söz konusu olmayacaktır.

Ancak; tavan seviyesine koyulan her ilave yük araç güvenliğini olumsuz etkilemektedir. Bu yüzden sadece aksesuar olsun diye tavan seviyesine işinize gerçekten yaramayacak hiçbir ağır aksesuar koymayınız.

Eğer fiili kullanım ihtiyacınız nedeniyle araç tavanında; sepet, stepne, çadır, port bagaj, tente vs gibi ekipmanlar var ise, bunların yaratacağı olumsuz etkilerin farkında olarak araç kullanmamız hayati derecede önemlidir.

Araç yükseldikçe ve/veya daraldıkça veya referans kabul ettiğimiz 100 kg sepet yükü arttıkça etkiler olumsuz yönde artacaktır.

Saygılar Sevgiler

22/05/2020

Süleyman ATILGAN

İletişim: Facebook & Instagram

 

Bu ilan Süleyman Atılgan tarafından facebook grubumuza gönderilmiş olup İletişim bilgilerini grubumuza katıldıktan sonra görüntüleyebilirsiniz.