Co to jest aquaplaning?
O aquaplaningu mówimy wtedy, kiedy bieżnik nie jest w stanie odprowadzić znajdującej się pod oponą wody, a w miejscu styku z podłożem tworzy się wodny klin, w wyniku czego samochód traci przyczepność – zaczyna płynąć.
Aquaplaning a przyczepność
Warunkiem zachowania przyczepności konieczny jest stały kontakt między oponą a drogą. Kontakt ten może zostać przerwany przez nadmiar wody na nawierzchni. Cienka warstwa wody pomiędzy nawierzchnią a oponą uniemożliwia powstanie adhezji cząsteczkowej (oddziaływanie na poziomie cząsteczkowym, decydujące o powstawaniu przyczepności). Przy większych głębokościach, gdy mikrochropowatości nawierzchni są zalane (pokryte filmem wody), przyczepność może powstać tylko przez kontakt opony z makrochropowatościami nawierzchni. Makrochropowatości magazynują i drenują wodę, jednocześnie nie przerywając jej warstwy. W takiej sytuacji, wraz ze wzrostem głębokości wody na nawierzchni oraz prędkością ruchu pojazdu, wzrasta ryzyko powstania aquaplaningu.
Jak powstaje aquaplaning?
Opona na zalanej drodze pcha przed sobą klin wody. Uderzenie bieżnika w klin wody powoduje wzrost ciśnienia hydrodynamicznego wody. Przy stałej głębokości wody ciśnienie to wzrasta proporcjonalnie do kwadratu prędkości i gdy osiągnie wartość większą niż nacisk opony na nawierzchnię drogi, opona nie będzie mogła odpychać klina wody i zacznie unosić się na jej powierzchni. Jako, że wartość nacisku wytwarzanego przez oponę na powierzchnię kontaktu jest zbliżona do ciśnienia w oponie, można powiedzieć że ze zjawiskiem aquaplaningu mamy do czynienia gdy ciśnienie hydrodynamiczne i ciśnienie w oponie są jednakowe.
Aquaplaning - ropzraszanie wody przez oponę.
Jakie czynniki wpływają na aquaplaning?
Czynniki, które mają wpływ na wystąpienie zjawiska aquaplaningu można podzielić na trzy zasadnicze grupy.
Czynniki związane z oponami:
- zły stan opon (zbyt mała głębokość bieżnika, wiek opon)
- zbyt niskie ciśnienie powietrza w oponach
- specyfika konkretnego modelu opony ( rzeźba bieżnika, kształt odcisku opony).
Czynniki związane z ruchem pojazdu:
- prędkość
- zużycie elementów zawieszenia.
Czynniki zewnętrzne:
- głębokość wody
- rodzaj nawierzchni (asfalt bitumiczny, beton), poziom mikro i makrochropowatości
- zły stan jezdni – występowanie kolein i niecek poprzecznych, duże zużycie nawierzchni.
Aquaplaning i przywracanie kontaktu z nawierzchnią.
Jakie opony są bardziej podatne na aquaplaning, a jakie mniej?
Najistotniejszymi parametrami związanymi z oponami, które zwiększają odporność na aquaplaning są rzeźba bieżnika i kształt śladu opony.
Jeśli chodzi o bieżnik, istotny jest odpowiedni kształt rowków i lamelek oraz ich ilość dostosowana do szerokości opony. W praktyce mniej podatne na aquaplaning są opony o rzeźbie kierunkowej. Z doskonałych właściwości jeśli chodzi o aquaplaning znane są opony marki Uniroyal, charakteryzujące się rzeźbą w kształcie litery V. Opony asymetryczne też często mają rzeźbę zoptymalizowana pod kątem walki z podatnością na aquaplaning. Zdecydowanie najsłabiej na tym polu wypadają opony o rzeźbie symetrycznej.
Kształt śladu opony wynika z wielu różnych elementów- jak chociażby z samego kształtu rzeźby, budowy wewnętrznej opony, zarysu formy wulkanizacyjnej. Najlepiej jeśli kształt ten jest jak najbardziej zaokrąglony, co umożliwia rozbijanie klina wody tworzącego się przed oponą. Taki kształt zapewnia mniejszy opór względem klina wody i tym samym mniejsze ciśnienie hydrodynamiczne wytwarzające się przed powierzchnia kontaktu. Kształt odcisku opony jest bardzo istotnym przedmiotem analizy na etapie konstruowania opon.
Jakie są skutki aquaplaningu?
Aquaplaning możemy uznać za specyficzny sposób utraty przyczepności. Symptomami mówiącymi o jego wystąpienia jest lekkość w poruszaniu kierownicą, która nie pociąga jednak za sobą zmiany kierunku ruchu pojazdu. Mówiąc prościej gdy wpadniemy w aquaplaning na prostej, nie mamy możliwości dokonać korekty toru jazdy, zaś w zakręcie nie będziemy śledzić łuku drogi lecz wylecimy po stycznej do zakrętu. Oznaką aquaplaningu może też być zmiana odgłosu toczenia opon, wzrost obrotów silnika przy stałym lub zwiększonym naciśnięciu pedału gazu. Jeśli samochód wyposażony jest w systemy ESP wystąpienie aquaplaningu spowoduje uruchomienie tego systemu, o czym kierowca zostanie poinformowany przez kontrolkę systemu.
Gdy samochód wpadnie w aquaplaning najistotniejsze jest zachowanie spokoju. Nie należy wykonywać żadnych gwałtownych ruchów kierownicą. Pedał gazu należy utrzymywać w neutralnej pozycji. Należy pozwolić autu na wytracanie prędkości, bez ostrego hamowania i kręcenia kierownicą - dopóki trwa aquaplaning to nic nie da. Natomiast w momencie odzyskania przyczepności może doprowadzić do poważnych konsekwencji- samochód pojedzie raptownie w stronę, w którą są skręcone koła. To właśnie moment wyjścia z aquaplaningu jest najbardziej delikatny i niebezpieczny. Zarówno jeśli chodzi o aquaplaning wzdłużny jak i poprzeczny, czyli w zakręcie. To właśnie zbyt gwałtowana reakcja kierowcy, a nie sam aquaplaning powoduje większość wypadków na mokrej nawierzchni.
Producenci testują opony pod kątem odporności na aquaplaning. Fot. Pirelli
Jak unikać aquaplaningu?
Bardzo ważne jest posiadanie opon w dobrym stanie, wyposażonych w głęboki bieżnik. Wyeksploatowane ogumienie, którego układ rowków ma głębokość graniczną 1,6 mm, nie będzie w stanie poradzić sobie z odprowadzeniem często kilkunastokrotnie głębszej warstwy wody.
Najskuteczniejszej można unikać aquaplaningu ograniczając prędkość w czasie deszczowej pogody i gdy droga jest mokra.
Jaka prędkość jest bezpieczna? Trudno o jednoznaczną odpowiedź: inna będzie dla konkretnej opony i dla konkretnej głębokości wody, jaką napotkamy na drodze.
Założenia konstrukcyjne i testowe, w ramach których badane są opony przewidują warstwę 5-7 mm wody. Mówi się, że w takich warunkach, teoretyczna granica aquaplaningu, dla opony pozbawionej bieżnika o właściwym ciśnieniu (czyli ok. 2barów) wynosi 70 km/h. Jednak gdy pojazd z taką samą oponą będzie poruszał się z obniżonym ciśnieniem wynoszącym 1 bar, granica aquaplaningu obniży się do 50km/h.
Odpowiednio zaokrąglony kształt strefy kontaktu opony z nawierzchnią rozprasza wodę podobnie jak dziób łodzi. W połączeniu z odpowiednio wysokimi rowkami bieżnika, współczesne opony klasy High-Performance i Ultra HP, przy zachowaniu właściwego poziomu ciśnienia, limit powstawania aquaplaningu mają przeniesiony nawet powyżej 100 km/h.
W przypadku opon dostawczych i ciężarowych efekt rzeźby i kształtu odcisku nie jest tak istotny, gdyż samochody te z zasady poruszają się z mniejszymi prędkościami. Ponadto wyższe wartości ciśnień stosowane w tych pojazdach ( 4 bary- dostawcze, 8 barów- ciężarowe) zapewniają im odpowiednio granice aquaplaningu na poziomach 100 km/h i 140km/h w warunkach testowych.
Tyle od strony teoretycznej. W praktyce, w warunkach codziennego użytkowania, warstwa wody bywa zdecydowanie głębsza niż 7mm. Zwykle ciężko ocenić głębokość kałuży, do której się zbliżamy, wszechobecne koleiny umożliwiają powstawanie nawet kilkucentymetrowych potoków, zaś źle wyprofilowane zakręty i niecki umożliwiają powstawanie poprzecznych przepraw wodnych. Pamiętajmy, że głębokość tych przeszkód w znaczny sposób obniża teoretyczną prędkość aquaplaningu zwłaszcza na zakrętach.