2018. Október. 22.

FIGYELEM: Soha ne haladja meg a gyártó által megadott értékeket. Ellenkező esetben kárt tehet a termékben, illetve sérülés vagy haláleset is felléphet.

Ez a cikk azt hivatott megvizsgálni, hogy a tetősátor használata a járművön biztonságos vagy sem. Csak akkor biztonságos, ha a tetőnek csak a sátor és a tetősínek súlyát kell elbírnia? És mi a helyzet akkor, ha emberek is vannak a sátorban?

Az, ha a jármű tetejére bizonyos dolgokat helyezünk, megemeli a jármű tömegközéppontját, így megváltoztatva az autó kezelhetőségét. Ha terhet helyezünk a tetejére, az autó sokkal inkább oldalra fog húzni a kanyarodásnál, a lejtőn történő mozgáskor, illetve az egyenetlen talajon történő vezetéskor. Ez negatív hatással van a mozgásra és növeli a felborulás kockázatát. A gyártók megadják a tető maximális terhelhetőségét, amely mellett megmaradnak az autó kezelhetőségi jellemzői, illetve amely garantálja, hogy a felborulás megnövekedett kockázata elfogadható határok között marad. Ugyanakkor a gyártó a maximális terhelhetőség megadásakor a dinamikus terhelést veszi figyelembe – vagyis azon erő nagyságát, amelyet a tetőnek el kell viselnie hepehupás vagy egyenetlen, gödrös úton stb. történő vezetés közben. Ha Ön nagyobb terhet helyez az autójára, mint a megadott maximális terhelhetőség, és vezetni kezd, az autó nehezen kezelhetővé válik, a felborulás, valamint a tető rongálódásának kockázata nő, ugyanis a jármű nem erre lett tervezve.

A gyártó által megadott maximális terhelhetőség a dinamikus körülményekre vonatkozik – vagyis az autó vezetése alatti körülményekre. Ez figyelembe veszi a jármű kezelhetőségét, a felborulás kockázatát, valamint a dinamikus terhelést.

És mi a helyzet akkor, amikor az autó tetejét statikus, nem mozgó állapotban terheljük, mint például a tetősátorban történő alvás esetén?

Én még nem találkoztam olyan esettel, amikor a gyártó a tető statikus terhelhetőségét adta volna meg. Ez egy elég érdekes paraméter, a legtöbb ember számára nem releváns és egyesek számára félrevezető is lehet, így fennállhat a veszélye annak, hogy túlterhelik a jármű tetejét dinamikus körülmények között. Nekünk kell tehát eldöntenünk, hogy biztonságos vagy sem több száz kilónyi embert és sátrat helyezni a parkoló autó tetejére.

Vizsgálatra fel, derítsük ki és jussunk ésszerű következtetésekre!

A jármű úttesten történő kezelhetőségének fogalma értelmetlen abban az esetben, ha a gépkocsi nincs mozgásban. Egy álló helyzetben lévő autó esetén eltekinthetünk az úttesten történő kezelhetőségtől/kormányozhatóságtól.

A felborulás sem releváns, amikor a jármű nincs mozgásban. Egy parkoló autó tetejének terhelése nem fog spontán felboruláshoz vezetni. A felborulás kockázatától is eltekinthetünk. Mind a kormányozhatóság, mind pedig a felborulás kockázata megkövetel egy bizonyos gyorsulást. Amikor a jármű nincs mozgásban, a gyorsulás zéró. Tehát egyedül a tető teherbírását kell figyelembe vennünk. Elég erős a tető a súly megtartásához?

Vizsgáljuk meg, hogy milyen erősnek kell lennie a tetőnek ahhoz, hogy elviselje a gyártó által megadott terhelési határt.

A dinamikus terhelés jelentősen nagyobb, mint a statikus terhelés. Ez azt jelenti, hogy tudjuk, hogy az autó teteje sokkal többet elbír, mint a gyártó által megadott maximális terhelhetőség, mivel ez az értékelés figyelembe veszi, hogy az autó hepehupás vagy egyéb egyenetlen utakon is haladhat. Tehát a legtöbb ember azt feltételezi, hogy a tető elég erős ahhoz, hogy rajta aludjon. Hogy ez ne csak feltételezés legyen, végezzünk el néhány számítást a dinamikus terhelésre vonatkozóan, így kapunk egy útmutatót a tető pillanatnyi terhelhetőségét illetően dinamikus körülmények között. Így magabiztosabbá válhatunk a tető erősségét, teherbírását illetően.

A Hilux-omat fogom példaként venni. A számítások egy sor feltételezésen alapulnak, így természetesen nem lesznek tökéletesen pontosak. A lényeg nem az, hogy egy pontos számot kapjunk, hanem inkább az, hogy legyen egy fogalmunk arról, hogy kb. mekkora súlyt bír el a tető.

FIGYELEM: A következő rész matematikai számításokat tartalmaz. Ha ez Önt untatja, egyszerűen ugorja át. 

A Hilux autómra vonatkozóan a gyártó által megadott maximális tetőterhelhetőség 70 kg. Tételezzük fel, hogy 70 kg súlyt helyeztünk a tetőre és 80 km/h sebességgel haladunk egy egyenetlen, hepehupás úton, az egyenetlenségek 1 méteres távolságra vannak egymástól. Feltételezzük, hogy az egyenetlenségek 4 centiméter magasak, a gumik és a felfüggesztések pedig ezeknek háromnegyedét fogják fel, a tető pedig 1 centiméteres távolságnál mozdul el.

80km/h sebesség esetén a frekvencia/másodperc (Hz) a következő lenne:
frekvencia = 80 * 1000 / 3600 / 1 = 22.22Hz
Feltételezve egy szinuszos mozgást, az 1 centiméteres csúcsponttól csúcspontig történő elmozdulás egy 0.5 centiméteres amplitúdónak felel meg, az elmozdulás pedig az idő függvényében a következő lenne:
elmozdulás = 0.005 sin (2π x 22.22t) ahol a t = idő másodpercben mérve, az elmozdulás pedig méterben van kifejezve.

Vesszük az első deriváltat, és megkapjuk a sebességet:
sebesség = 0.005 x 2π x 22.22 cos (2π x 22.22t)
Ismét vesszük a deriváltat, és megkapjuk a gyorsulást:
gyorsulás = 0.005 x 2π x 2π x 22.22 x 22.22 sin (2π x 22.22t)

A legnagyobb gyorsulás akkor van, amikor sin (2π x 22.22t) = 1. Tehát a legnagyobb gyorsulás:
legnagyobb gyorsulás = 0.005 x 2π x 2π x 22.22 x 22.22 = 97m/s/s

Annak érdekében, hogy kiszámítsuk a legnagyobb erőt, a következő képletet használjuk:

Erő = tömeg x gyorsulás, a tömegnek 70 kg-t veszünk, ami a Hilux-om tetejének maximális terhelhetősége:

legnagyobb erő = 70 x 97 = 6790N

Most hasonlítsuk össze azzal az erővel, amely ugyanekkora súlynál keletkezik akkor, amikor az autó nincs mozgásban. A statikus súly esetén létrejövő erő 70 kg x a gravitáció okozta gyorsulás (9.8m/s/s):
statikus erő = 70 x 9.8 = 686N

Tehát a legnagyobb erő majdnem 10-szer nagyobb, mint a statikus erő. Átalakítva a legnagyobb erőt egy egyenértékű statikus erővé:
a legnagyobb erő egyenértékű statikus súlya = 6790 / 9.8 = 692kg.

Figyeljük meg, hogy amikor a jármű felfele mozdul döccenés közben, a legnagyobb erő körülbelül ennyi lenne: 692kg + 70kg (összesen 762kg). A tető nem csak hogy felgyorsítja a tömeget, de a gravitáció ellen dolgozik. A lefele történő mozgáskor a legnagyobb erő sokkal kisebb lesz, mivel a tető a gravitáció mellett dolgozik, az esési ráta pedig bizonyos mértékben korlátozva van a gravitáció által, bár a visszapattanó felfüggesztés és az ezzel kapcsolatos rugózatlan tömeg hatására az autó gyorsabban földet ér, mint a gravitáció hatására. Az eredmény egy szinusz hullám, amely rövidebb és mélyebb felfele tartó ciklusok, illetve hosszabb és sekélyebb lefele tartó ciklusok váltakozásából áll.

Tehát a feltételezéseink alapján egy 70 kg súllyal a tető által érzékelt legnagyobb dinamikus terhelés 700 kg lenne egyenetlen talajon történő vezetés esetén. A becslések talán nem tökéletesek, azonban kapunk egy képet arról, hogy a dinamikus terhelés milyen jelentős mértékben eszkalál a statikus terheléshez képest, valamint arról is lesz fogalmunk, hogy egyenetlen terepen történő vezetéskor milyen terhelésnek van kitéve a jármű teteje.

FIGYELEM: Soha ne üsse a fejét kalapáccsal. 

Egy kísérlet, amelyet elvégezhet annak érdekében, hogy bebizonyítsa, mennyivel nagyobb a dinamikus terhelés, mint a statikus, abból állna, hogy vesz egy kalapácsot, és finoman a feje tetejére helyezi úgy, hogy a kalapács teljes súlyát a feje tartsa. Figyelje meg, mennyire fáj. Most tartsa a kalapácsot 10 cm-rel a feje fölött és így ejtse rá a fejére. Ne erőltesse. Csak engedje leesni a saját súlyánál fogva. Figyelje meg újra, hogy mennyire fáj, és hasonlítsa össze az előző eredménnyel.

Valószínűleg fájni fog a feje! Amikor a dolgok mozgásba kerülnek és gyorsulás jön létre, az erők gyorsan nőnek. Ez egyszerű fizika.

A fenti számítások értelmében a Hilux teteje legalább 700 kg-t elbír. Azonban nem bízhatunk teljes mértékben csak a számban, mivel előfordulhat, hogy az nem túl pontos. Azonban azt állíthatjuk, hogy a tető sokkal nagyobb statikus súlyt bír meg, mint a gyártó által megadott súly. Mennyit bír meg? Nem tudjuk biztosan, de mindenképp többet! Ezt az is megerősíti, ha Ön látott már autót, amely a felborulást követően a tetején állt meg. Ha a borulás nem túl durva, a tető nagyrészt érintetlen, miközben az autó teljes súlyát tartja.

Néha egy borulást követően a tető még mindig elég jó állapotban marad ahhoz, hogy tovább lehessen vezetni az autót! Akárcsak az alábbi autó esetében:

Most számítsuk ki, hogy ha a sátorban alszunk, mekkora súllyal terhelődik a tető.
A sátor súlya = 45kg
A tetősín súlya = 10kg
Az emberek súlya = 2 x 80kg = 160kg
Összes súly = 215kg

Az iKamper SKYCAMP egy szétnyitható típusú tetősátor, amely esetén a sátor fele az autó mellett található, és a létra tartja.

Amikor ez a sátor fel van állítva, a súlyának kb. 1/3-át a létra tartja. A felpattanó tetősátrak esetén a létra semmilyen súlyt nem tart. Végtére nem is igazán számít, de az én esetemben a tetőre nehezedő súly a következő:
a tetőre nehezedő összes súly = 215 x 2/3 = 143kg

A tetőre nehezedő összes súly 143kg – sokkal kevesebb, mint a számított 700 kg. Tehát ha a 700 kg durva is, a 143 kg-ig lévő súlykülönbözet elég nagy ahhoz, hogy azt mondhassuk, jó biztonságossági tényezőkkel számolhatunk.

Figyeljük meg az egyenetlenségek, hepehupák és kátyúk formáját. Ezek szép, sima szinuszos körvonallal rendelkeznek, mint amilyeneket a fenti számítások esetén feltételeztünk? Ha a hepehupa éles körvonallal rendelkezik, a gyorsulás nagyobb, így a terhelés is nagyobb. A szinuszos körvonal alulbecsüli azt a legnagyobb terhelést, amelyet a tetőnek el kell viselnie. A tető erősebb, mint gondolnánk. Mi van akkor, ha az akadály egy nagy hepehupa, nagyobb, mint a tipikus egyenetlenségek? Megpróbálhatnám durván kiszámolni a terhelést egy éles hepehupa alapján lineáris függvényekre alapozva, de nem szeretném elijeszteni az olvasókat.

Egy másik figyelemre méltó dolog az, hogy dinamikus körülmények között a terhelés minden irányba átadódik, szétszóródik annak függvényében, hogy például a jármű éppen fordul, felgyorsul, lelassul, nekimegy valaminek egyik oldalával vagy mindkét oldalával, felkapaszkodik egy dombra, lejtőn halad stb.

Tehát a tető minden irányból érkező megnövekedett erőket bír el. Statikus terhelés esetén az erő lefele hat, egyenletesen terhelve a tető szerkezetét, elkerülve minden csavaró erőt, amely másképp alakítaná a nyomást. Tehát így még inkább megbizonyosodhatunk afelől, hogy statikus terhelés esetén a tető sokkal erősebb, sokkal többet elbír, mint a gyártó által megadott dinamikus terhelhetőségi érték, mivel dinamikus körülmények között a tetőnek el kell bírnia a fenti számítások szerinti megnövekedett erőket, plussz a csavaró erőket kanyarodáskor és az egyenetlen eloszlású erőket is, amikor a tető bizonyos részei túlterhelés alá kerülnek, mivel a nyomás nagy része bizonyos pontokra koncentrálódik.

Egy másik tényező, amit figyelembe kell vennünk, az, hogy amikor egyenetlen terepen haladunk, ez nem csak nagy dinamikus terhelést jelent, hanem ciklikusan is történik. A terhelés állandóan nő és csökken, irányt változtat, és ez több ezerszer megtörténik. A durván 700 kg-s erő, amelyet a fentiekben számoltunk, folyamatosan jelen van, eltűnik és megfordul. A ciklikusság kimerüléshez vezet. A kimerülés leküzdése érdekében a tetőnek erősebbnek kell lennie, mint amit mi elvárunk, hogy egyszerűen csak elviseljen 700 kg erőt. A sátorban történő alváskor ez a ciklikus terhelés nincs jelen.

Amennyiben Ön a tetősátrát egy olyan tartóelemre helyezi, amely teljesen különálló a tetőtől, ami az én esetemben fennáll, meg kell győződnie arról, hogy a tartóelem terhelhetősége meghaladja a sátor súlyát. A tartóelemnek ugyanazt a dinamikus terhelést kell elviselnie, amelyet a tetőnek kéne, tehát ugyanazzal a kapacitással rendelkezik, sokkal nagyobb statikus súlyt bír el, mint a dinamikus körülmények között megadott érték.

Figyelem, vezetés közben a tetőre nehezedő összes súly, beleértve minden tartóelemet is, nem haladhatja meg a gyártó által megadott maximális terhelhetőségi értéket.

A tömegközéppont ugyanolyan mértékben megemelkedik függetlenül attól, hogy a súlyt a tetőre helyezték vagy valami más, a tető szintjén lévő tartóelemre.  
Az iKamper tetősátrak súlya 75 kg. Ehhez még hozzá kell adni a tetősínek súlyát. Ha az összeg a gyártók (sátor és tetősínek) által megadott, a tetőre és/vagy a tetősínekre vonatkozó maximális terhelhetőségi érték alatt van, akkor nyugodtan felszerelheti a tetősátrat. Amikor benne szeretne aludni, biztos vagyok benne, hogy statikus körülmények között a tető remekül megbírja a terhelést. 

Egy pár szó az off-road túrákról

Néhány autó- és tetősín-gyártó csökkenti a maximális terhelhetőségi értéket off-road körülmények között. Ez az egyenetlen terepen történő vezetéskor fellépő extrém dinamikus terhelés következménye. Plussz van egy extra hátrányos hatása is a kormányozhatóság és felborulási kockázatot illetően, amikor a jármű megcsúszik a durva terepen. Off-road terepen tartsa magát a csökkentett terhelési értékhez. Még abban az esetben is, ha a járműre vonatkozóan nem adtak meg csökkentett terhelési értéket off-road vezetési körülmények között, ha ilyen terepen vezet, ügyeljen, hogy a tető terhelése jóval a maximális terhelési érték alatt legyen, vezessen lassan és óvatosan.


Szóljon hozzá

A hozzászólásokat publikálás előtt jóvá kell hagyja a rendszer.

Iratkozzon fel hírlevelünkre