El bamboleo de velocidad (también conocido como shimmy , tank-slapper , [1] o death wobble ) es una rápida sacudida de lado a lado de la(s) rueda(s) de un vehículo que ocurre a altas velocidades y puede provocar la pérdida de control. Se presenta como una oscilación rápida (4–10 Hz) principalmente de la(s) rueda(s) direccionales, y es causada por una combinación de factores, incluidas las perturbaciones iniciales y la amortiguación insuficiente , que pueden crear un efecto de resonancia . Inicialmente, el resto del vehículo permanece prácticamente inafectado, hasta que se traduce en una oscilación de guiñada del vehículo de amplitud creciente , que produce pérdida de control.
Los vehículos que pueden experimentar esta oscilación incluyen motocicletas y bicicletas , patinetas y, en teoría, cualquier vehículo con un solo punto de pivote de dirección y una cantidad suficiente de libertad del volante, incluida la que existe en algunas aeronaves ligeras con tren de aterrizaje triciclo donde la inestabilidad puede ocurrir a velocidades de menos de 80 km/h (50 mph); esto no incluye la mayoría de los automóviles . La inestabilidad inicial ocurre principalmente a alta velocidad y es similar a la que experimentan las ruedas de los carros de compras y el tren de aterrizaje de los aviones. [2] [3]
La oscilación sostenida tiene dos componentes necesarios: un sistema de segundo orden o superior subamortiguado y un mecanismo de retroalimentación positiva . Un ejemplo de un sistema de segundo orden subamortiguado es un sistema de masa-resorte , en el que la masa puede subir y bajar (oscilar) cuando cuelga de un resorte.
Si no se puede eliminar la vibración del sistema, se puede utilizar un dispositivo conocido como amortiguador de dirección , que es esencialmente un filtro de muesca diseñado para amortiguar la vibración en su frecuencia natural conocida. [4]
El temblor se asocia generalmente con la deformación de los neumáticos (de caucho). Sin embargo, también se puede observar en ruedas no deformables (por ejemplo, de acero). El fenómeno se puede explicar introduciendo fuerzas de fricción seca multicomponente, [5] además de las fuerzas habituales consideradas en la literatura.
Otra explicación es que el bamboleo de velocidad es una bifurcación de Hopf , un fenómeno matemático en el que un punto fijo estable de un sistema dinámico pierde estabilidad a medida que cambia un parámetro, lo que da lugar a un ciclo límite (una trayectoria que un sistema sigue repetidamente, dando vueltas sobre sí mismo en un patrón predecible, que otros comportamientos cercanos tienden a imitar con el tiempo). En el caso de un bamboleo de velocidad, el sistema cambia de un estado (una marcha estable) a un segundo estado (oscilación de amplitud constante) cuando un parámetro (velocidad de avance o velocidad del aire) progresa a través de un punto crítico. [6] : 1 [7] : 1
El bamboleo o vibración comienza cuando alguna irregularidad menor acelera la rueda hacia un lado. La irregularidad puede ser una rueda descentrada , descentrada o desequilibrada . [6] A medida que la rueda gira, ejercerá una carga cíclica sobre el bastidor del vehículo que, si se combina con la frecuencia de resonancia del sistema (vehículo y accesorios acoplados) , puede producir un bamboleo de velocidad. [6] Durante la rotación de la rueda, se aplica una fuerza de restauración en fase con el progreso de la irregularidad, y la rueda gira hacia el otro lado, donde se repite el proceso. Si no hay suficiente amortiguación en la dirección, la oscilación aumentará hasta que falle el sistema. La frecuencia de oscilación se puede cambiar modificando la velocidad de avance, haciendo que la bicicleta sea más rígida o más ligera, o aumentando la rigidez de la dirección, de la que el ciclista es un componente principal. [2] Aunque el bamboleo o vibración se puede remediar fácilmente ajustando la velocidad, la posición o el agarre del manillar, puede ser fatal si no se controla. [8]
En igualdad de condiciones, es menos probable que se produzcan oscilaciones de velocidad en una bicicleta de montaña en comparación con una bicicleta de carretera, porque el cuadro de una bicicleta de montaña generalmente tiene más amortiguación del sistema de suspensión , y las perillas de los neumáticos también producen cierta amortiguación entre el vehículo y la interfaz de la carretera. [6] : 1
Dado que la frecuencia de vibración es independiente de la velocidad de la bicicleta, los efectos giroscópicos "claramente no son esenciales para el fenómeno". [2] Se ha descubierto que los cinco factores principales que influyen en el bamboleo son la rigidez lateral del neumático delantero, el amortiguador de dirección, la altura del centro de masa de la bicicleta, la distancia del centro de masa de la bicicleta a la rueda trasera y la rigidez en las curvas del neumático delantero. [3] [9]
Un artículo académico que investigó el bamboleo mediante experimentación física y modelado por computadora concluye: "Se demostró la influencia en el modo de bamboleo de las características de los neumáticos delanteros, la inercia del bastidor delantero y la rigidez del chasis. En particular, muestra que [al] aumentar el inflado de los neumáticos delanteros, la rigidez del chasis y la inercia del bastidor delantero sobre el eje de dirección y disminuir la rigidez del neumático delantero frente al deslizamiento lateral, se mejora la amortiguación del modo de bamboleo, lo que promueve la estabilidad del vehículo". [10]
Los monociclos eléctricos ( EUC ) y las patinetas de una sola rueda (como Onewheel ) producen oscilaciones de velocidad. "Para solucionar las oscilaciones de Onewheel, es necesario reposicionar ambos pies moviéndolos lentamente hasta una posición que proporcione un centro de gravedad adecuado. El controlador de Onewheel está diseñado para equilibrar la patineta solo de adelante hacia atrás, sin control del movimiento de lado a lado". [11]
golpe de tanque: un tambaleo de velocidad tan severo que el manillar golpea alternativamente contra los lados del tanque de combustible
En el caso de las máquinas con un bastidor delantero rígido, se requiere un amortiguador de dirección para estabilizar el modo de tambaleo a altas velocidades, mientras que las máquinas más antiguas y más flexibles pueden requerir un amortiguador de dirección a velocidades intermedias.
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