Hogyan befolyásolja a kerékpáros légellenállása a kerékpáros sebességet

Még viszonylag hegyvidéki úton is a légellenállás nagyobb hatással van a kerékpározás sebességére, mint a tömeg/gravitációs ellenállás. Tehát hogyan lehet minimalizálni a kerékpáros légellenállását?

Az oldal tartalma:

Tartalomjegyzék

Kapcsolódó oldalak:

Az Ellenállás típusai oldalon kimutatták, hogy a légellenállás a tipikus kerékpáros teljes ellenállásának 43-57% -át teszi ki különböző utakon, a tömeg csak a teljes ellenállás 38, illetve 24% -át teszi ki.

A 2016-os transzkontinentális verseny (TCR) várható átlagsebessége meglehetősen lassú (22 km/h alatt), és az önellátó versenyre szállított felszerelések extra súlya azt jelenti, hogy a kerékpár és a felszerelés összsúlya meglehetősen magas (feltételezzük, hogy a kerékpár és a felszerelés össztömege 18 kg). A legtöbb ember ezért megkérdőjelezi, hogyan lehet a légellenállás fontos tényező az ilyen helyzetekben. Ez a Specialist által készített videó megpróbálja megmagyarázni ezt:

A kerékpárosokat visszatartó összes légellenállásból körülbelül 75-80% a motoros testének köszönhető egy tipikus országúti kerékpáron, és csak 20-25% a kerékpárnak köszönhető. Bár egy tipikus TCR kerékpár extra felszerelései, táskái stb. Kissé kevésbé aerodinamikussá teszik, a legtöbb TCR versenyző által használt kényelemorientáltabb vezetési helyzet azt jelenti, hogy testük kevésbé aerodinamikus, mint egy átlagos országúti kerékpárosé. Az egyes szempontok által okozott légellenállás aránya ezért valószínűleg hasonló lesz, ami azt jelenti, hogy az aerodinamikában az első szempont a test.

A légellenállás a legnehezebben mérhető változó mindazok közül, amelyek befolyásolják a kerékpáros sebességet. Ezenkívül a légellenállás mérésének különböző protokolljai meglehetősen eltérő eredményeket hozhatnak, és az eredmények gyakran attól függően, hogy milyen egyéb berendezések is vannak jelen. Ezért ezeket az eredményeket nagyon általánosnak tartom, és az ezen az oldalon megadott értékeket még kevésbé kell pontosnak tekinteni, mint az ezen szakasz többi oldalán található értékeket.

A légellenállást általában a CdA, amely egy objektum alakjának kombinációja (azaz egy tégla és egy könnycsepp, amelyet a húzási együttható mér., Cd) és felülete (A). Az itt használt standard modellben az átlag CdA egy tipikus bicikliket rakott kerékpárral és egy sík útszakaszon feltételezzük, hogy 0,4. Kissé magasabb értéket (0,43) feltételezünk mászáskor, és alacsonyabb értéket (0,37), ha leereszkedünk, mivel a kerékpáros különböző vezetési helyzeteket vesz fel. További információt az Általános módszer oldalon talál.

Körülbelüli becslések arról, hogy a különböző felszereltség-választások mennyire befolyásolják a légellenállást, rendelkezésre állnak olyan helyszíneken, mint az Aeroweenie és a Specialized Win Tunnel videók. Az eredményeket általában egy 40 km-es időfutam során megtakarított másodpercekben adják meg. Ezeket az értékeket használtam a CdA a kerékpáros sebesség modelljében használandó értékek.

Ez a BikeRadar cikk jól bemutatja a CdA-értékek becslésének/mérésének módjait bizonyos helyzet- vagy felszerelési beállításoknál.

A becsült tartományra CdA értékek és a legtöbb kerékpáros csomagtartó sebessége, a CdA A 0,01 értéke körülbelül 1 óra 5 perc kerékpáros időt takarít meg a 2016. évi transzkontinentális verseny (TCR) 3900 km hosszú útvonalán, és a teljes sebességváltozás körülbelül 0,13 km/h. Mivel a 2015-ös TCR útvonal laposabb és hosszabb volt, megváltozott CdA A 0,01 értéke körülbelül 1 óra 15 perces előrejelzett változást jelent ezen az útvonalon. Ezek az értékek hasonlóak az átlagos erővel és az erős versenyzőkkel, a sebességkülönbség ellenére (ezt a megállapítást a videó magyarázza).

Ruházat és testhaj

A kerékpáros aerodinamikájában a legkönnyebben változtatható szempont a ruházat. Szűk, formához illő trikó használata a laza, nyugodt fazonú mezhez képest csökkentheti CdA kb. 0,02-rel, vagyis körülbelül 2 órányi kerékpáros idővel megtakarítva a 2016. évi TCR útvonalon (vagy 4 órás különbség az előre jelzett befejezési időben). A teljes aero bőrruhája csökkentheti CdA további 0,01-rel, egy külön testhezálló mezhez és rövidnadrághoz képest. Annak ellenére, hogy a legtöbb bőrruhát nem praktikus viselni, számos ruházati márka most egy darabból álló trikót és rövid nadrágkombinációt készít, amelyek hátsó zsebbel és teljes elülső cipzárral rendelkeznek, amely kinyílik, mint egy szokásos mez. Ezt a stílust kényelmesebbnek tartom, mint ha külön trikót és rövidnadrágot viselnék, mert a nadrágszíjak és a nadrág elasztikus dereka teljesen hiányzik. Az egyes modelleket a Kényelmes és sokoldalú kerékpáros ruházat oldalon találjuk.

Számos esőkabát és mellény meglehetősen laza szabású, ezért nagyon aerodinamikus. Különbségek a CdA legfeljebb 0,03-at mértek a különböző dzsekik között, ami körülbelül 0,4 km/h általános sebességkülönbséget eredményezne tipikus ultrakerékpár-sebességnél. Aerodinamikailag mindig a legjobb, ha kabátot nem viselünk, ezért a kabátokat akkor kell levenni, ha elég jó az idő. Hűvösebb időben az alsóing, a karmelegítők és a kabát helyett inkább a gilet használata javítja az aerodinamikát.

A Specialized Win Tunnel csoport tesztelte a lábak és karok borotválkozásának hatásait, és megállapította, hogy ez csökkentheti CdA körülbelül 0,02 egy átlagos vastagságú testszőrzetű férfinak (és még ennél is több annak, akinek magasabb a hajszála Chewbacca skála). Ez kb. Két órányi kerékpáros időmegtakarítással (4 óra a célidővel), vagy 0,25 km/h-s átlagsebesség-növekedéssel szinte költség nélkül! Függetlenül attól, hogy a kerékpárosnak volt-e szakálla, nem volt mérhető különbség.

Az aerodinamikus kialakítású, de mégis általános közúti lovaglásra alkalmas sisakok egyre gyakoribbak. Azok a modellek, amelyek a hűtést áldozzák fel az aerodinamikára, forró körülmények között nem jók. Ezen túlmenően az energiatakarékosság a szokásos sisakhoz képest nem biztos, hogy nagy, a csökkenés pedig alacsonyabb CdA csak 0,005, így az egyik használata csak körülbelül 30 perc kerékpáros időt takarít meg a 2016-os TCR útvonalon. Az egyik sisak, amelyet ésszerűen aerodinamikusnak mértek, de tapasztalataim szerint mégis kiváló hűtéssel rendelkezik, és a BikeRadar teszt során a Louis Garneau pálya (Amazon), és lásd a MET Rivale (Amazon) nagyon pozitív BikeRadar áttekintését is.

A különböző kesztyűk ugyanolyan különbséget jelenthetnek az aerodinamikában, mint a különböző sisakok. Sajnos még soha nem találtam olyan aerokesztyűt, amely elég kényelmes lenne ulltracyclinghoz. A nyomás és az összeszorított idegek okozta kézproblémák sok ultraciklista számára meglehetősen komolyakká válhatnak (lásd a Kézi kényelem oldalt), ezért a kesztyűt mindig a kényelem alapján kell megválasztani. Egyes cipőhuzatok szintén javíthatják az aerodinamikát, ha nem használják őket, de a fel- és leszereléssel töltött idő valószínűleg tagadja az útközben elért semmiféle megtakarítást.

A ruházat, a sisak és a testszőrzet aerodinamikájának javításából származó összes megtakarítás meghaladhatja az 5 órát, vagy majdnem egy félnapos lovaglást a 2016-os TCR-ben. Ez nem változtatja meg a kerékpáros felszerelést vagy a testhelyzetet!

Testhelyzet

A testhelyzet nagyon fontos. A különböző vezetési pozíciók közötti különbségek becslései meglehetősen eltérnek (pl. Lásd itt, itt és itt), ezért nagyon durva becsléseket használtam arra, hogy megjósoljam a sebességet öt különböző helyzetben egy teljesítmény-kimeneten és három különböző útszakaszon, amint az látható az alábbi ábrán.

A piros kör adatai egy közepes teljesítményű (150 wattos) sík úton mutatják a különbséget. A fékkar burkolatok tartása a rúd teteje helyett csökkenti CdA kb. 0,03-mal, és így 150 wattot a pedálokba lapos útszakaszokon, ha a csúcsokról a motorháztetőkre váltunk, a sebesség körülbelül 0,6 km/h-val növekszik. A cseppekhez való továbbjutás tovább csökkenti CdA kb. 0,02-rel, vagy további 0,4 km/h-val, amit ugyanarra a teljesítményre kapunk, és az aerobárok felé haladva csökken CdA további 0,03-mal, tehát további 0,7 km/h-val gyarapodott. Ez összesen 1,7 km/h különbséget eredményez az oszlop teteje és az aerobár között. A nyereség még nagyobb lesz, ha nagyobb energiát termel, ha lefelé halad, vagy ha ellenszél van. Azokat a tényezőket, amelyeket figyelembe kell venni a kormány és az aerobar helyzetének kiválasztásakor, a Vezetési helyzet oldalon találjuk.

Aerobárok/Tribarok

Néhány motoros csomagoló úgy dönt, hogy nem használ aerobart. Mennyi időt nyerhetnek a súly csökkenése miatt ahhoz képest, amit elveszíthetnek a légellenállás szempontjából? Először, itt van egy speciális videó, amely ezt a témát vizsgálja:

A tipikusan felcsavarható aerobárok súlya körülbelül 350-500 gramm, így a Súly csökkenése miatt 15-20 perc teljes menetidőt spórolnak meg. Az aerodinamika általános különbségének kiszámításához feltételezésekre van szükség a felhasznált idő százalékában. Ésszerű becslések szerint az aerobarokat az esetek 40% -ában enyhe leereszkedéskor használják (-1% -4%), és sík utakon 30% -ot. Ha nem lennének felszerelve az aerobárok, akkor ezek az időarányok valószínűleg eloszlanak a cseppek és a motorháztetők között.

Ezek az arányok átlagosan megjósolt sebességnövekedést eredményeznek enyhe leereszkedéseknél, amikor az aerobárok 0,4 km/h-s, sík utakon pedig 0,2 km/h-val gyorsabbak. Ez összesen körülbelül 60 percet takarít meg a teljes kerékpáros idő alatt az aerobárok használata helyett, ahelyett, hogy használná őket a teljes 2016-os TCR útvonalon. Az aerobárok extra súlya miatt elvesztett 20 perccel kombinálva az aerobárok kerékpárra állításának teljes kerékpáros időmegtakarítása meglepően kicsi 40 perc, és az előrejelzett befejezési idő körülbelül 1,5 órával korábbi. Ezeket az értékeket meg lehet növelni, ha az idő nagyobb hányadát töltik az aerobárok használata.

Az aerobárok esetleges kisebb időelőnyei ellenére még fontosabb előnyük van, mivel extra vezetési helyzetet adnak, amelyben szinte az összes súlyt leveszik a kezekről. A fenti időarányok azt sugallják, hogy ezt a helyzetet összesen körülbelül 26 órán keresztül, vagyis a teljes lovaglási idő körülbelül 14% -ánál használják. Ha ez segít javítani a kényelmet azáltal, hogy elkerüli a kéz idegkárosodásának nagyon gyakori problémáját, amelyet a Kézi kényelem oldal ismertet, akkor az aerobárok értéke mérhetetlen lehet.

A 2015-ös TCR sokkal laposabb utat használt, így az aerobárok több időt spóroltak volna meg az aerodinamika miatt, körülbelül 85 percet, és az extra súly által elveszített idő kevesebb, körülbelül 15 perc. A kerékpáros idő teljes nettó megtakarítása tehát körülbelül 70 perc lenne, ami a várható befejezési időt majdnem 2,5 órával korábban teszi meg.

Utolsó kisebb oldalmódosítás: 2020. június
Utolsó jelentős oldalfrissítés: 2016. november

Ez az oldal a Sebesség meghatározói részben található. Bár a légellenállás nagy része a kerékpárosnak tulajdonítható, még mindig van egy fontos arány, amely a kerékpárnak köszönhető, ezért a következő oldal a Bike & Equipment légellenállása.