پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

شیب‌روی خودرو دقیقاً چیست و درصد شیب چه فرقی با زاویه شیب دارد؟

وقتی گفته می‌شود یک خودرو توان عبور از شیب ۶۰ درصد را دارد، این عدد به معنی شیب ۶۰ درجه نیست. درصد شیب و زاویه دو روش متفاوت برای بیان تندی مسیرهای مختلف هستند و رابطه مشخصی با یکدیگر دارند. از طرف دیگر، عبور یک خودرو از رمپ با سرعت اولیه نیز الزاماً نشان‌دهنده توان واقعی آن برای شروع حرکت روی همان شیب نیست.

به گزارش پایگاه خبری اسب بخار، «توان شیب‌روی» یکی از اصطلاحاتی است که در مشخصات خودروهای شاسی‌بلند، تجاری، آفرودی و حتی خودروهای برقی دیده می‌شود؛ اما این عدد بدون دانستن روش اندازه‌گیری می‌تواند گمراه‌کننده باشد.

برای درک درست این مفهوم باید ابتدا میان ۲ موضوع تفاوت قائل شد: عبور خودرو از یک شیب با سرعت اولیه و شروع حرکت خودرو از حالت سکون روی همان شیب.

عبور با سرعت با شروع حرکت روی شیب یکی نیست

اگر خودرو با سرعت به یک سربالایی برسد، بخشی از انرژی لازم برای عبور از شیب را از حرکت قبلی خود در اختیار دارد. جرم خودرو دارای انرژی جنبشی است و همین مومنتوم می‌تواند به آن کمک کند تا برای مدت کوتاهی از یک شیب تند عبور کند.

به همین دلیل، اینکه خودرو با سرعت وارد رمپ شود و از آن بالا برود، به‌تنهایی معیار مناسبی برای سنجش توان واقعی شروع حرکت روی شیب نیست.

آزمون سخت‌تر زمانی اتفاق می‌افتد که خودرو در میانه شیب کاملاً متوقف شود. سرعت باید به صفر برسد، خودرو برای لحظه‌ای روی شیب بایستد و سپس راننده دوباره حرکت را آغاز کند.

در این شرایط دیگر خبری از کمک انرژی جنبشی قبلی نیست و خودرو باید تنها با نیروی پیشرانه، ضرایب انتقال قدرت و چسبندگی تایرها، بر مؤلفه وزن خود در جهت پایین شیب غلبه کند.

بنابراین اگر بخواهیم توان شروع حرکت روی شیب را بررسی کنیم، خودرو باید:

• روی شیب متوقف شود؛
• به ایست کامل برسد؛
• سپس بدون استفاده از سرعت قبلی دوباره حرکت کند؛
• و بتواند مسیر را به سمت بالا ادامه دهد.

ممکن است یک خودرو با سرعت از شیبی عبور کند که پس از توقف روی همان شیب دیگر قادر به شروع حرکت نباشد.

چه عواملی توان شیب‌روی خودرو را تعیین می‌کنند؟

قدرت موتور تنها عامل تعیین‌کننده نیست. حتی عدد اسب‌بخار در بسیاری از موارد نمی‌تواند به‌تنهایی نشان دهد کدام خودرو در سربالایی عملکرد بهتری خواهد داشت.

برای شروع حرکت از شیب، نیروی کششی ایجادشده روی چرخ اهمیت زیادی دارد. این نیرو تحت تأثیر چند عامل قرار می‌گیرد:

• گشتاور پیشرانه
• ضرایب گیربکس
• ضریب نهایی دیفرانسیل
• وزن خودرو
• شعاع تایر
• چسبندگی تایر با سطح
• نوع سیستم انتقال قدرت
• دیفرانسیل جلو، عقب یا چهارچرخ محرک بودن خودرو
• عملکرد کنترل کشش
• نحوه توزیع گشتاور
• وضعیت باتری در خودروهای برقی و هیبریدی
• میزان شیب و جنس سطح مسیر

به همین دلیل ممکن است یک خودروی کم‌قدرت‌تر با ضرایب دنده مناسب و چسبندگی بهتر، روی شیب از خودرویی با قدرت بیشتر، عملکرد بهتری داشته باشد.

چرا خودرو روی شیب به نیروی بیشتری نیاز دارد؟

روی سطح صاف، نیروی وزن خودرو تقریباً به‌صورت عمودی به زمین وارد می‌شود. اما وقتی خودرو روی سطح شیب‌دار قرار می‌گیرد، بخشی از وزن آن در جهت پایین شیب عمل می‌کند.

این نیروی مقاوم را می‌توان به‌صورت ساده با این رابطه نشان داد: F = m × g × sin(θ)

که در آن:

• m جرم خودرو است؛
• g شتاب گرانش است؛
• θ زاویه شیب است.

هرچه زاویه بیشتر شود، نیرویی که خودرو باید برای بالا رفتن بر آن غلبه کند نیز افزایش می‌یابد.

درصد شیب چیست؟

درصد شیب از تقسیم افزایش ارتفاع مسیر بر فاصله افقی آن به دست می‌آید.

فرمول آن به این شکل است: درصد شیب = (افزایش ارتفاع ÷ فاصله افقی) × ۱۰۰

برای مثال اگر جاده در طول ۱۰۰ متر افقی، ۲۰ متر ارتفاع بگیرد: ۲۰ ÷ ۱۰۰ × ۱۰۰ = ۲۰ درصد. پس شیب مسیر ۲۰ درصد است. نکته مهم این است که درصد شیب با درجه زاویه برابر نیست.

رابطه زاویه شیب و درصد شیب

رابطه ریاضی بین زاویه و درصد شیب از تابع تانژانت به دست می‌آید: درصد شیب = tan(زاویه) × ۱۰۰

برای تبدیل درصد شیب به درجه نیز می‌توان نوشت: زاویه = arctan(درصد شیب ÷ ۱۰۰)

به همین دلیل شیب ۳۰ درصد، زاویه ۳۰ درجه ندارد. زاویه یک شیب ۳۰ درصدی تنها حدود ۱۶.۷ درجه است.

جدول تبدیل زاویه شیب به درصد

شیب ۱۰۰ درصد یعنی چه؟

یکی از رایج‌ترین اشتباه‌ها، تصور این است که شیب ۱۰۰ درصد باید یک دیوار عمودی باشد. این برداشت اشتباه است. شیب ۱۰۰ درصد یعنی به ازای هر ۱۰۰ متر حرکت افقی، مسیر ۱۰۰ متر ارتفاع می‌گیرد. در این حالت: tan(45°) = 1 و: ۱ × ۱۰۰ = ۱۰۰ درصد پس: شیب ۱۰۰ درصد = زاویه ۴۵ درجه. دیوار کاملاً عمودی زاویه ۹۰ درجه دارد و درصد شیب آن از نظر ریاضی به سمت بی‌نهایت میل می‌کند.

شیب ۶۰ درصد چند درجه است؟

اگر سازنده‌ای اعلام کند خودرو قابلیت حرکت در شیب ۶۰ درصد را دارد، نباید تصور کرد خودرو از رمپی با زاویه ۶۰ درجه بالا می‌رود. برای تبدیل این مقدار: زاویه = arctan(۰.۶). نتیجه تقریباً ۳۱ درجه است. بنابراین شیب ۶۰ درصد تقریباً برابر با زاویه ۳۱ درجه است.

به همین ترتیب:

چرا نوع آزمون باید همراه عدد شیب اعلام شود؟

وقتی یک خودروساز یا رسانه عددی برای شیب‌روی اعلام می‌کند، روش آزمون اهمیت زیادی دارد.

خودرویی که با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ساعت وارد یک رمپ می‌شود، شرایط متفاوتی با خودرویی دارد که روی همان رمپ توقف کرده و باید دوباره از صفر حرکت کند.

حتی در آزمون شروع حرکت نیز عواملی مانند سطح آسفالت، فشار باد تایر، وزن بار، تعداد سرنشینان، دمای سیستم انتقال قدرت و حالت رانندگی می‌توانند نتیجه را تغییر دهند.

بنابراین صرف اعلام عبارتی مانند «توانایی صعود از شیب ۶۰ درصد» بدون توضیح شرایط آزمون، اطلاعات کاملی در اختیار مخاطب قرار نمی‌دهد.

چهارچرخ محرک بودن چه کمکی می‌کند؟

در شیب‌های تند، محدودیت همیشه از توان موتور ناشی نمی‌شود. گاهی خودرو قدرت کافی دارد اما تایرها نمی‌توانند این نیرو را به سطح منتقل کنند.

در این شرایط سیستم چهارچرخ محرک می‌تواند نیروی پیشرانه را میان محور جلو و عقب توزیع کند و احتمال هرزگردی را کاهش دهد.

با این حال AWD یا 4WD بودن تضمین نمی‌کند خودرو حتماً شیب بیشتری را طی کند. وزن، ضرایب انتقال قدرت، نوع تایر، برنامه کنترل کشش و حتی نحوه انتقال وزن هنگام صعود نیز اهمیت دارند.

چرا خودروهای برقی در شروع حرکت روی شیب شرایط متفاوتی دارند؟

موتورهای برقی می‌توانند از سرعت تقریباً صفر گشتاور بالایی تولید کنند. به همین دلیل خودروهای برقی از نظر پاسخ اولیه پیشرانه مزیت مهمی در شروع حرکت روی شیب دارند.

اگر سیستم کنترل کشش برای جلوگیری از هرزگردی توان موتور را به‌شدت محدود کند، حتی یک خودروی برقی بسیار قدرتمند نیز ممکن است نتواند تمام توان خود را هنگام Gradeability استفاده کند.