Siły działające na pojazd podczas jazdy
Cały porządek wszechświata oparty jest na wzajemnym oddziaływaniu sił. Są potężne, choć niewidoczne.
W znacznie mniejszej skali, jednak wywierają na nas wpływ każdego dnia, w każdej chwili, np. grawitacja czy siła odśrodkowa. Również podczas wykonywania transportu drogowego te właśnie siły decydują o jego przebiegu. Zadaniem wszystkich uczestników w łańcuchu dostaw jest takie ich wykorzystanie, aby uzyskać zamierzony cel – dostarczyć ładunek we wskazane miejsce i o wskazanym czasie, w z góry zaplanowany sposób.
Zasadnicze znaczenie dla przewozu ładunku ma jego ciężar. Choćby był największy, nie wystarczy, by można było transportować ładunek bez zamocowania, a często ulegamy takiemu złudzeniu. Prawdą jest natomiast, że im większy ciężar, tym trudniej wytrącić go ze stanu spoczynku, ale jeśli już się rozpędzi, trudno nad nim zapanować z powodu nagromadzonej w nim energii.
Jeżeli na poruszające się ciało nie działają żadne siły, to będzie się ono poruszało po linii prostej ze stałą prędkością lub pozostanie w spoczynku. Tyle wiadomo z fizyki. Ale co na to odbiorca ładunku zajmujący się jego transportem? Kierowca musi od czasu do czasu skręcić, czasem przyspieszyć, niekiedy zahamować – bywa, że gwałtownie. Co wtedy? Ładunek może, na skutek oddziaływania na niego rozmaitych sił, przemieścić się w różnych kierunkach, przy czym czyni to prawie zawsze w płaszczyźnie poziomej. Wyjątek stanowi sytuacja, w której ładunek na chwilę traci kontakt z podłożem, np. wskutek najazdu z dużą prędkością na muldę tarcie pomiędzy podłożem ładunku a powierzchnią skrzyni ładunkowej zanika. Utrata kontaktu powierzchni skrzyni z ładunkiem najczęściej ma miejsce na zakręcie. Jeśli nie ma mocowań – nic nie trzyma ładunku na skrzyni.
Różna jest siła oddziałująca na ładunek podczas jazdy. Największa, działająca w kierunku zgodnym z kierunkiem jazdy może osiągnąć wartość równą 80% ciężaru ładunku. Jest to siła działająca do przodu, a występuje podczas gwałtownego hamowania.
Najczęstszym rodzajem siły działającej na ładunek podczas jazdy w ruchu drogowym jest siła poprzeczna do osi pojazdu. Skierowana na bok, występuje podczas skręcania, gwałtownej zmiany pasa, jeździe w ruchu okrężnym. Jest to siła mniej groźna co do wartości niż siła działająca na ładunek podczas hamowania. Podaje się, że równa jest połowie ciężaru ładunku. Jednak jej skutki mogą być poważne. Jeśli ładunek uwolni się z mocowań, może zagrozić stabilności całego pojazdu.
Zdarza się, że samochody gubią ładunki. W ten sposób działa siła oddziałująca na ładunek, skierowana do tyłu i występująca podczas przyspieszania. Jeśli jest duża, a brakuje właściwych mocowań oraz tylna burta stanowi zbyt słabą zaporę, ładunek ma szansę uwolnić się, stanowiąc poważne zagrożenie dla pojazdów jadących z tyłu.
Zatem z punktu widzenia kierunku, na ładunek działa siła pionowa, siła poprzeczna, siła wzdłużna. Nad tymi siłami powinno zapanować prawidłowe mocowanie.
Co jednak stanie się z ładunkiem, który uwolni się z mocowań? Dobrze jest wiedzieć, z jak niszczycielską siłą możemy mieć do czynienia. Pojawia się bowiem siła bezwładności, zwana też siłą inercji. Siła bezwładności jest iloczynem masy ładunku i przyśpieszenia. Im większa masa ładunku i wartość przyśpieszenia, tym większa siła bezwładności. Przy dużej masie ładunku i gwałtownym wytracaniu prędkości przez pojazd siła bezwładności może osiągnąć bardzo dużą wartość.
Odmianą siły bezwładności jest siła odśrodkowa. W tym przypadku zasadnicze znaczenie dla zachowania się ładunku podczas jazdy po łuku mają dwa parametry: prędkość, z jaką porusza się pojazd, oraz promień skrętu.
Pozytywne zastosowanie sił tarcia statycznego można zaobserwować podczas jazdy samochodem z prędkością v po zakręcie o promieniu R. Działająca wtedy na samochód siła odśrodkowa Fo jest równoważona siłą tarcia Ts. Im większa prędkość i mniejszy promień skrętu, ostry zakręt, tym większa siła, z jaką ładunek chce zachować dotychczasowy tor jazdy. Bywa, że z opłakanymi skutkami. Każdy pojazd ma swoją wytrzymałość, która nie jest nieskończona. Wśród elementów, których wytrzymałość ma szczególnie istotne znaczenie ze względu na stabilność ładunku, są ściany i burty: przednia, boczne i tylna.
Efekt źle zamocowanego ładunku
Ściana przednia ciężarówek i przyczep o masie brutto przekraczającej 3,5 t powinna wytrzymać działanie siły równej 40% maksymalnego ciężaru ładunku, ale nie większej niż 5000 daN, skierowanej do przodu i równo rozkładającej się po ścianie przedniej, bez wywoływania nadmiernej trwałej deformacji. Kiedy ładunek opiera się o ścianę przednią, jej wytrzymałość należy brać pod uwagę przy obliczaniu liczby odciągów, podobnie jest w przypadku, kiedy ładunek opiera się o ścianę tylną.
Ściany boczne ciężarówek i przyczep o masie brutto przekraczającej 3,5 t muszą wytrzymać działanie siły równej 30% maksymalnego ciężaru ładunku, skierowanej do przodu i równo rozkładającej się po ścianie bocznej, bez wywoływania nadmiernej trwałej deformacji. Kiedy ładunek opiera się o ścianę boczną, jej wytrzymałość należy brać pod uwagę przy obliczaniu liczby odciągów. Te same kryteria odnoszą się do pudeł skrzyniowo-plandekowych ze ścianami bocznymi.
Ściana tylna, o ile służy do mocowania ładunków, musi wytrzymać działanie siły równej 25% maksymalnego ciężaru ładunku, ale nie większej niż 5000 daN, skierowanej do tyłu i równo rozkładającej się po ścianie tylnej bez wywoływania nadmiernej trwałej deformacji.
Interesujący przypadek stanowi ściana, której… nie ma. Mowa o pudle z opończą boczną, kurtynową. Towary przewożone wewnątrz pojazdów z pudłami z opończą boczną powinny być zabezpieczone tak, jakby były przewożone na pojeździe płaskim o otwartej podłodze. Jeżeli konfiguracja ładunku lub jego mocowanie budziłoby zastrzeżenia na otwartym pojeździe, powinny być równie niedopuszczalne w pojeździe z opończą boczną. Jeśli zaufamy tylko popularnym „firankom”, transport może się tak zakończyć. Oby nie.