Acvaplanarea sau hidroplanarea este un fenomen care apare atunci când între anvelopele unui autovehicul, ale unei aeronave sau ale altui vehicul cu roți și suprafața drumului se formează un strat de apă. Acest strat împiedică contactul direct dintre anvelopă și carosabil, ceea ce duce la pierderea aderenței și la reducerea controlului asupra vehiculului. Dacă fenomenul se produce simultan la toate roțile, vehiculul poate aluneca necontrolat pe suprafața apei. Acvaplanarea este diferită de situația în care apa de pe carosabil reduce doar parțial aderența prin efect de lubrifiant. Chiar și în absența acvaplanării, aderența anvelopelor este mai mică pe carosabil umed.
Cauze Orice funcție a unui vehicul care îi modifică direcția sau viteza se bazează pe frecarea dintre anvelope și suprafața drumului. Șanțurile unei anvelope de cauciuc sunt concepute pentru a evacua apa de sub anvelopă, menținând astfel o frecare suficientă chiar și în condiții de carosabil umed. Acvaplanarea apare atunci când o anvelopă întâlnește o cantitate de apă mai mare decât poate evacua. Presiunea apei din fața roții formează o pană de apă sub muchia anterioară a anvelopei, ridicând-o de pe carosabil. Anvelopa alunecă apoi pe o peliculă de apă, cu contact direct foarte redus sau chiar inexistent cu drumul, ceea ce duce la pierderea controlului. Dacă mai multe anvelope intră simultan în acvaplanare, vehiculul poate pierde controlul direcțional și poate derapa până când lovește un obstacol sau încetinește suficient pentru ca una sau mai multe anvelope să reia contactul cu carosabilul.
Riscul de acvaplanare crește odată cu adâncimea apei stagnante, cu viteza vehiculului și cu sensibilitatea vehiculului la acea adâncime a apei.
Factori legați de adâncimea apei
Adâncimea urmelor de roți și a depresiunilor longitudinale: Vehiculele grele pot produce în timp făgașe în pavaj, în care apa se poate acumula. Microtextura și macrotextura pavajului: Betonul poate fi uneori preferabil asfaltului turnat la cald deoarece este mai rezistent la formarea făgașelor, însă acest lucru depinde de vechimea suprafeței și de tehnicile utilizate la construcția drumului. Și suprafețele din beton trebuie tratate pentru a asigura o textură suficientă. și pantă ale pavajului: Înclinarea transversală descrie forma secțiunii transversale a drumului, care de obicei este ușor bombată pentru a permite scurgerea apei. Valori mai mari ale înclinării transversale facilitează evacuarea apei. Panta reprezintă înclinarea drumului de-a lungul direcției de deplasare și influențează drenajul. Vehiculele sunt mai puțin predispuse la acvaplanare atunci când urcă și mai predispuse în zonele joase unde apa tinde să se acumuleze. Combinația dintre înclinarea transversală și pantă se numește sau „pantă rezultantă”. Majoritatea manualelor de proiectare rutieră cer ca gradientul de drenaj să depășească 0,5% pentru a preveni acumularea unei pelicule groase de apă. Zonele în care gradientul scade sub această valoare apar frecvent la tranzițiile de supraînălțare din curbe. O metodă de reducere a riscului este mutarea tranziției înclinării transversale într-o secțiune dreaptă de drum, unde forțele laterale sunt mai mici. Lățimea pavajului: Drumurile mai late necesită o înclinare transversală mai mare pentru a asigura același nivel de drenaj. Curbura drumului Intensitatea și durata precipitațiilor
Factori legați de sensibilitatea vehiculului
Viteza, accelerația, frânarea și manevrele de direcție ale șoferului Uzura benzii de rulare a anvelopei: Anvelopele uzate intră mai ușor în acvaplanare deoarece adâncimea profilului este redusă. O bandă de rulare uzată la jumătate poate duce la apariția acvaplanării la viteze cu aproximativ mai mici decât în cazul unei anvelope noi. Presiunea de umflare a anvelopei: Subumflarea poate face ca anvelopa să se deformeze și să reducă eficiența evacuării apei prin profil. Raportul de aspect al amprentei la sol a anvelopei: Cu cât este mai lungă și mai îngustă, cu atât probabilitatea de acvaplanare este mai mică. Greutatea vehiculului: O greutate mai mare pe o anvelopă umflată corect poate mări presiunea de contact cu drumul, îmbunătățind evacuarea apei. Tipul vehiculului: Vehiculele articulate, precum ansamblurile cap tractor–semiremorcă, pot prezenta acvaplanare neuniformă din cauza distribuției inegale a greutății. O remorcă neîncărcată poate intra în acvaplanare mai repede decât capul tractor. Camionetele sau SUV-urile care tractează remorci pot avea probleme similare.
Nu există o ecuație exactă care să determine viteza la care un vehicul intră în acvaplanare. Modelele existente se bazează în mare parte pe rezultate din teste experimentale. În general, automobilele pot începe să intre în acvaplanare la viteze de peste .
Motociclete Motocicletele folosesc de obicei anvelope mai înguste, cu amprente la sol rotunjite. Anvelopele înguste sunt mai puțin vulnerabile la acvaplanare deoarece greutatea vehiculului este distribuită pe o suprafață mai mică, iar forma rotunjită facilitează evacuarea apei în lateral. Aceste avantaje se diminuează însă la motocicletele ușoare cu anvelope late, cum sunt cele din clasa .
În plus, condițiile de carosabil umed reduc forța laterală pe care o poate suporta orice anvelopă înainte de a aluneca. Deși un derapaj al unui vehicul cu patru roți poate fi uneori corectat, aceeași situație la o motocicletă duce de regulă la căderea motociclistului. Prin urmare, chiar dacă riscul de acvaplanare este relativ mai mic, motocicliștii trebuie să fie deosebit de prudenți în condiții de ploaie, deoarece aderența generală este redusă.
La autovehicule
Viteza Viteza la care apare hidroplanarea totală poate fi aproximată cu următoarea ecuație:
unde este presiunea din anvelopă exprimată în psi, iar este viteza rezultată, în mph, la care vehiculul începe să hidroplaneze complet. De exemplu, pentru un vehicul cu o presiune în anvelope de 35 psi, rezultă o viteză de aproximativ 61 mph la care anvelopele ar putea pierde contactul cu suprafața drumului.
Totuși, ecuația de mai sus oferă doar o aproximație grosieră. Rezistența la acvaplanare depinde de mai mulți factori, în special de greutatea vehiculului, lățimea anvelopei și desenul benzii de rulare, deoarece toate acestea influențează presiunea de contact exercitată de anvelopă asupra drumului în zona amprentei la sol. O anvelopă îngustă, puternic încărcată și cu profil pronunțat poate rezista la acvaplanare la viteze mai mari decât o anvelopă lată montată pe un vehicul ușor și cu profil redus. În plus, probabilitatea de acvaplanare crește semnificativ odată cu adâncimea apei de pe carosabil.
Reacția vehiculului Ceea ce percepe șoferul atunci când un vehicul intră în acvaplanare depinde de roțile care au pierdut aderența și de direcția de deplasare.
Dacă vehiculul se deplasează în linie dreaptă, acesta poate deveni brusc instabil. Feedbackul transmis prin volan de contactul cu drumul poate dispărea aproape complet, iar corecțiile mici de direcție pot să nu producă niciun efect.
Dacă intră în acvaplanare, poate apărea o creștere bruscă și audibilă a turației motorului și a vitezei indicate, deoarece roțile încep să patineze. Într-un viraj larg pe autostradă, dacă roțile din față își pierd aderența, automobilul va tinde să derapeze spre exteriorul curbei. Dacă roțile din spate își pierd aderența, partea din spate a vehiculului poate începe să alunece lateral. Dacă toate cele patru roți intră simultan în acvaplanare, automobilul va aluneca în linie dreaptă, de obicei spre exteriorul curbei dacă se află în viraj. Când una sau mai multe roți recapătă aderența, poate apărea o smucitură bruscă în direcția în care sunt orientate roțile.
Recuperare
Acțiunile de control pot deveni contraproductive în timpul acvaplanării. Dacă vehiculul nu se află în viraj, ridicarea piciorului de pe accelerație poate reduce suficient viteza pentru ca anvelopele să recapete aderența. Manevrele bruște de direcție pot provoca un derapaj din care recuperarea este dificilă sau imposibilă. Dacă frânarea este inevitabilă, aceasta trebuie aplicată lin, iar șoferul trebuie să fie pregătit pentru o posibilă instabilitate.
Dacă roțile din spate intră în acvaplanare și provoacă , șoferul trebuie să vireze în direcția derapajului până când anvelopele din spate recapătă aderența, apoi să vireze în direcția opusă pentru a redresa vehiculul.
Prevenire de către șofer Cea mai bună strategie este evitarea condițiilor care favorizează acvaplanarea. Menținerea presiunii corecte în anvelope, utilizarea unor anvelope neuzate și reducerea vitezei față de cea adecvată pe carosabil uscat diminuează riscul de acvaplanare, la fel ca evitarea acumulărilor de apă de pe carosabil.
Sistemele de control electronic al stabilității nu pot înlocui tehnicile de conducere preventivă și alegerea corectă a anvelopelor. Aceste sisteme se bazează pe frânarea selectivă a roților, care depinde de contactul cu suprafața drumului. Deși controlul stabilității poate ajuta la recuperarea dintr-un derapaj atunci când vehiculul încetinește suficient pentru a recăpăta aderența, el nu poate preveni acvaplanarea.
Deoarece acumulările de apă și schimbările rapide ale condițiilor drumului pot necesita reducerea vitezei, pilotul automat nu trebuie utilizat pe drumuri ude sau înghețate.
La aeronave Acvaplanarea, cunoscută și ca hidroplanare, este o stare în care apa stagnantă, lapovița sau zăpada determină pierderea contactului dintre roata unei aeronave aflate în mișcare și suprafața pe care rulează. În această situație, frânarea roților devine ineficientă în reducerea vitezei la sol a aeronavei.
Acvaplanarea poate reduce eficacitatea frânării la aterizare sau în timpul , caz în care aeronava poate depăși capătul pistei. Fenomenul a fost un factor în mai multe accidente aviatice, inclusiv în distrugerea , care a depășit capătul pistei la São Paulo în 2007, în condiții de ploaie puternică.
Aeronavele care pot utiliza frânarea prin au un avantaj față de vehiculele rutiere în astfel de situații, deoarece acest tip de frânare nu este afectat de acvaplanare. Totuși, aceasta necesită o anumită distanță pentru a deveni eficientă și este mai puțin eficientă decât frânarea pe roți pe o pistă uscată.
Acvaplanarea poate apărea atunci când o aeronavă aterizează pe o pistă contaminată cu apă stătătoare, lapoviță sau zăpadă umedă și poate avea efecte negative asupra controlabilității la sol și asupra eficienței frânării. Cele trei tipuri principale de acvaplanare sunt acvaplanarea dinamică, acvaplanarea prin cauciuc revertit și acvaplanarea vâscoasă. Oricare dintre acestea poate face o aeronavă parțial sau total necontrolabilă în timpul rulării după aterizare.
Totuși, fenomenul poate fi redus prin canelarea pistelor. În 1965, o delegație americană a vizitat din Farnborough pentru a examina pista lor destinată reducerii acvaplanării și a inițiat ulterior un studiu realizat de FAA și NASA. Ulterior, canelarea a fost adoptată de majoritatea aeroporturilor mari din lume. În beton se taie caneluri subțiri care facilitează evacuarea apei și reduc riscul de acvaplanare.
Tipuri
Vâscoasă Acvaplanarea vâscoasă se datorează proprietăților vâscoase ale apei. Este suficientă o peliculă foarte subțire de lichid, cu o adâncime de cel mult 0,025 mm. Anvelopa nu poate pătrunde prin această peliculă și rulează deasupra ei. Fenomenul poate apărea la viteze mult mai mici decât în cazul acvaplanării dinamice, dar necesită o suprafață foarte netedă, cum ar fi asfaltul lustruit sau o zonă acoperită cu cauciuc acumulat în urma aterizărilor anterioare. O astfel de suprafață poate avea un coeficient de frecare comparabil cu cel al gheții umede.
Dinamică Acvaplanarea dinamică este un fenomen care apare la viteze relativ mari atunci când pe pistă există o peliculă de apă cu o adâncime de cel puțin .