| Я.Д. Куйман, Я.П. Мейяард, Д.М. Пападопулос, Э. Руина, А.Л. Шваб. Неуправляемый велосипед может быть устойчивым без гироскопического или стабилизирующего действия. Нелинейная динамика, 2013, т.9, №2, с. 377-386 | ||||||
- Куйман Я.
Д. Г. - Мейяард Я.
П. - Пападопулос Дж.
М. - Руина Э.
- Шваб А.
Л.
Аннотация
Велосипед без велосипедиста может осуществлять самостоятельное движение, не совершая падения. Согласно общепринятой точке зрения, такая устойчивость является или следствием гироскопической перцессии переднего колеса, или следствием того, что точка контакта переднего колеса находится позади точки пересечения оси поворота руля с опорной плоскостью. Мы показали, что для устойчивости неуправляемого велосипеда эти эффекты не нужны. Пользуясь вычислениями линеаризованной устойчивости, мы сконструировали велосипед с дополнительными колесами, вращающимися в обратную сторону и исключающими гироскопический эффект (кинетический момент колеса), а точка контакта переднего колеса находится перед осью поворота руля (отрицательный вынос руля). При отклонении от прямолинейного движения катящийся велосипед автоматически возвращается к вертикальному положению. Наши результаты показывают, что различные проектные параметры, такие как расположение передней массы и наклон оси поворота руля, способствуют устойчивости в совокупности взаимодействующих параметров.
J.D. Kooijman, J.P. Meijaard, J.M. Papadopoulos, A. Ruina, A.L. Schwab. A bicycle can be selfstable without gyroscopic or caster effects. Rus. J. Nonlin. Dyn., 2013, V.9, №2, p. 377-386
Abstract
A riderless bicycle can automatically steer itself so as to recover from falls. The common view is that this self-steering is caused by gyroscopic precession of the front wheel, or by the wheel contact trailing like a caster behind the steer axis. We show that neither effect is necessary for self-stability. Using linearized stability calculations as a guide, we built a bicycle with extra counter-rotating wheels (canceling the wheel spin angular momentum) and with its front-wheel ground-contact forward of the steer axis (making the trailing distance negative). When laterally disturbed from rolling straight this bicycle automatically recovers to upright travel. Our results show that various design variables, like the front mass location and the steer axis tilt, contribute to stability in complex interacting ways.
|
