Anonim
aerodynamics definition

Tim de WaeleGetty -kuvat

Pyöräilijät rakastavat aero-tavaroita: aero-pyörät, aero-pyörät, aero-kypärät - heck, jopa aero bike-tietokoneet. Mutta tiedämmekö todella, kuinka kaikki nämä tuuletta peittävät asiat toimivat tai mitä oikeasti tarkoittaa olla “lentokoneella”? Takaavatko nuo aerodynaamiset pyörät nopean nopeuden? Onko lennolla merkitystä, kun et aja erittäin nopeasti? Voitko olla liian ilmallista? Kysyimme alan parhaita aerodynaamisia asiantuntijoita käsittelemään näitä palavia kysymyksiä ja enemmän. Tässä on mitä opimme.

Aerodynaamisen määritelmä

Kaikista voimista, jotka sinun on voitettava polkupyörälläsi, on kaksi suurinta watinpoistajaa: ilmanvastus ja (kun tie kallistuu) painovoima. Voit välttää jälkimmäisen pysymällä tasaisella maalla. Kuitenkin kieltämättä matkaa kuuhun on mahdotonta välttää ilmaa. Jopa täysin tuulettamattomana päivänä sinä tuot pyöräilijänä paljon tuulta, ja mitä nopeammin menet, sitä kovemmin se puhaltaa. Yli 9 mph nopeudella se on hallitseva vastusvoima. Siihen mennessä, kun osut noin 30 mph, 90 prosenttia voimassasi menee ilmanvastuksen voittamiseen tai siihen, mitä tutkijat kutsuvat aerodynaamiseksi vetämiseksi. Vaikka aerodynamiikka on liikkuvan ilman ominaisuuksien sekä sen läpi kulkevan ilman ja kiinteiden aineiden vuorovaikutuksen tutkimusta, pyöräilijöiden tulisi myös ymmärtää vetovoiman vähentäminen. Tässä on nopea päivitys kahdelle päätyypillesi, jotka kohtaavat kasvot: paine ja ihon kitka.

Paineveto : Kun ajat, sinä löi ilmahiukkasia, jotka puristuvat, kun osut niihin, ja sitten etäisyydellesi, kun ne virtaavat yli sinun. Ilmanpaine-ero edestä takaosaan luo vetovoiman. Aerodynaamiset muodot vähentävät tätä paineenmuutosta minimoimalla tämä paine-ero ja antamalla ilman virtata tasaisemmin edestäsi ja vähentämällä matalapaineista heräämistä takana.

Ihon kitkaveto : Kehosi ja yli liikkuvien ilmahiukkasten välillä on kitkaa sekä ympäröivien ilmakerrosten välillä kitkaa. Ilma kehosi yläpuolella on paikallaan; ilmaasi kulkeva ilma kulkee nopeasti ja vapaasti. Siirtyminen näiden alueiden välillä luo kitkaa, joka aiheuttaa vetäytymistä. Ihon kitkavetoa voidaan manipuloida kokonaisvastuksen vähentämiseksi, kuten näet pilkoilla golfpallossa tai teksturoituja materiaaleja nahkapukujen harteilla. "Pinnan karheus lisää ihon kitkaa tekemällä ilmasta turbulenssisemman lähellä pintaa", sanoo tohtori Nathan Barry. suorittanut aerodynamiikan tutkinnon Australian Monash Universitystä ja Cannondale Design Engineeristä. "Etuna on se, että turbulenttisella rajakerroksella on parempi energiansiirto, ja tämä antaa virtauksen pysyä kiinnittyneenä pidempään pyöreän pinnan yli, mikä siten vähentää paineen kulumista."

Kenelle on hyötyä siitä, että olemme aero

On olemassa väärinkäsitys, että ilmailulla on merkitystä vain, jos menet nopeasti. "Ihmiset sanovat:" En ole tarpeeksi nopea tarvitsemaan aerodynaamisia laitteita ", Barry sanoo. "Mutta hyvä aerodynamiikka tarjoaa enemmän säästöjä hitaammille ajajille kuin nopeammat."

On totta, että mitä nopeammin menet, sitä aerodynaamisempi vetäminen kuluttaa kokonaistehoasi. Nopeutta kaksinkertaistamalla välillä 20–40 mph ei luoda kaksinkertainen vastus, mutta lähempänä kahdeksankertaista vastusta. Mutta jopa suhteellisen hitaalla nopeudella suurin osa voimassasi suuntautuu ilmavastuksen voittamiseen, Barry sanoo.

"Nopeudella, joka on lähellä 30 mph, 90 prosenttia voimassasi menee ilmanvastuksen voittamiseen."

10 mph nopeudella puolet voimassasi tulee voittamaan ilmavastus, Barry sanoo. ”Mitä hitaammin menet, sitä enemmän aikaa aerodynamiikka säästää, koska vietät enemmän aikaa tien päällä. Jos suoritat ulkona 18 mph, voit silti säästää suuren osan ajasta vähentämällä aerodynaamista vetosi. ”

Vedon vähentäminen voi jopa auttaa sinua kiipeämään nopeammin. "Pyörä, joka on suunniteltu vähentämään vetoa, kiipeää nopeammin kuin kevyt pyörä, jopa noin 6 prosentin kaltevuuteen tai 7 prosenttia kaltevuuteen vahvemmille, eliitin tason ajajille", Barry sanoo. Tämän kaltevuuden yläpuolella saat joitain lisäsäästöjä painosta.

Mitä tietää Aero Gearista

Kun jokainen wattimäärä laskee, hyvä aerodynamiikka voi tasapainottaa nopeuden ja energian säästöt. Vaihteellasi voidaan mennä pitkälle kulumisen vähentämiseksi, joten voit mennä pidemmälle ja nopeammin pienemmällä vaivalla. Tässä on katsaus siihen, mikä on tärkeintä.

Pyörä

Pyöräsi osuus on jopa 30 prosenttia kokonaisvasteesta, mikä on huomattavaa, etenkin sellaisille ratsastajille, joilla ei ole aerodynaamisia asentoja pyörällä, sanoo tohtori Len Brownlie, Simon Fraser Universityn Britannian Columbian yliopiston konsultti. . "Jos et ole erityisen joustava tai et ole rakennettu tavalla, joka antaa olettaa aerodynaamisen aseman hyvin pitkään, pyörä, joka vähentää vetämistä, voi auttaa korvaamaan sen", hän sanoo. "Riippumatta siitä, mitä teet, pyörä toimii aina sinulle."

Itse pyörälle, jopa pyörillä, joiden aloittaminen on erittäin nopeaa, putkenmuotoilu voi ajaa huomattavasti aikaa. Esimerkiksi, kun Cannondale-insinöörit testasivat uutta SystemSixiä, brändin ensimmäistä ja radikaalisti suunniteltua aero-maantiepyörää Evo-kilpailupyöränsä suhteen, he löysivät ratsastajan voivan säästää yli kaksi minuuttia 40 K: n aikakokeen aikana olettaen, että molemmat pyörät käyttivät samat pyörät. Tämä säästö hyppää lähemmäksi kolmea minuuttia, jos vertaa lentopyörää perinteiseen kilpapyörään matalan profiilin pyörillä. Oikealla ohjaamosuunnittelulla on suuri vaikutus, Barry sanoo. "Poikkeaminen pyöreästä ohjaustangosta on todella tärkeä vetovoiman vähentämiseksi."

Mielenkiintoista on, että levyjarrut tarjoavat enemmän kuin vain parannetun kyvyn hidastaa tai pysähtyä; ne mahdollistavat myös aerodynaamisemman runkorakenteen, Barry sanoo. ”Jos pystyt poistamaan vannejarrun polkupyörän etuosasta, suunnittelussa on paljon vapautta. Näet siellä paljon parannusta vetovähennyksessä. ”

Neljä villi Aero-pyörä, jota rakastamme

kuva Kaikki Aero

Giant Propel Advanced SL 0 -levy
Tässä salamannopeassa mallissa on kaikki aero-ominaisuudet, joita voit pyytää.
$ 11.530
Lisätietoja

kuva Naisten koko päivän lentokone

Canyon Endurance WMN Disc Aero
Naisten lentopyörä, joka on rakennettu koko päivän ajeluun, ei pelkästään kilpa-ajamiseen.
$ 6, 000
Lisätietoja

3T Strada Rajan työntäminen

3t Strada
Strada on erilainen kuin mikään muu. Ilmavirran parantamiseksi se ei sovi edes etuvaihteeseen.
$ 8, 000
Lisätietoja

kuva Hauskaa aeroa? Joo!

Scott Foil 10
Tämä pyörä on nopea, mukava ja varustettu seikkailuun - erittäin monipuolinen vaihtoehto.
$ 4.700
Lisätietoja

Kypärä

Klassisen aero TT -kypärän käyttäminen tavallisen tienkannen sijasta voi säästää yli minuutin 40K-kentällä olettaen, että nopeus on 31 km / h, Brownlie-tutkimuksen mukaan. Mutta TT-kypärät ovat tunnetusti epämukavia ja rajoittavia. Onneksi nykypäivän ilmailukypärät ovat parempia ja mukavampia kuin koskaan. ”Modernit ilmailukypärät, kuten Giro Vanquish ja Specialized S-Works Evade II, ovat aerodynamiikan suhteen hyvin lähellä perinteistä täydellistä aerolakia, mutta ne ovat mukavammat eivätkä muutu purjeksi, jos katsot alas. ”, Brownlie sanoo. "Jos valitset vain yhden kypärän kaikesta esityksestä, valitsisin yhden niistä."

3 Aero-kypärää, joita rakastamme

kuva Oakley Aero 5

Upea ulkonäkö (ja suuret jäähdytysaukot)
250 dollaria | Suorituspyörä
Osta nyt

kuva POC Ventral

Yksi tuulimmista ilmakypäristä siellä
290 dollaria | Kilpaileva pyöräilijä
Osta nyt

kuva Bontrager Velocis

MIPS ja Boa tekevät siitä nopean ja turvallisen
199 dollaria | Vaeltaa
Osta nyt

Pakki

Huipputeknistä skinsupua käyttävä ratsastaja voi ostaa yli kaksi minuuttia yli 40 K TT: llä verrattuna vastaavaan, joka käyttää huonosti istuvaa klubisarjaa, joka leijuu tuulen takana, ja tekniikka paranee vain, kun insinöörit kääntyvät vaatteisiin Kuuma raja huomattavaan vetäytymisen vähentämiseen, sanoo Brownlie, joka on työskennellyt Niken kanssa kehittääkseen pyörregeneraattoreita (jotka ovat kuin pienten siipien sarja) kilpailukykyiseen urheiluvaatteeseen.

Telaketjujen sprintereillä ne voivat vähentää vetäytymistä noin 10 prosentilla, mikä vastaa yhden prosentin parannusta suorituskyvyssä yli 100 metriä, Brownlie sanoo. ”On muutama pyöräilyvaatteiden valmistaja, joka on kehittänyt samanlaisia ​​konsepteja aikakokeille, asettamalla pyörregeneraattorin kaltaisia ​​kuvioituja kankaita harteille, käsivarret alas kyynärpään ja reidet, joiden pitäisi auttaa” karhentamaan ” ilmaa, kun se virtaa raajojesi yli, ja pidä se lähemmäksi vartaloa, jotta vähem vetää. ”

Tuottojen vähentämisessä on kuitenkin selvä piste, Brownlie toteaa. "Viimeaikaiset tuulitunnelitesteissä tehdyt aikatestauspuvut ovat paljastaneet, että jotkut näistä pukujen malleista ovat saattaneet mennä yli laidan liian monien kuvioitujen paneelien kanssa", hän sanoo. ”Testaamamme pienin vetopuku rajoittaa tekstuurit hartioihin ja olkavarsiin ja luottaa sauman malleihin, jotka ovat linjassa ilmavirtauksen kanssa, ja kankaisiin, jotka ovat erittäin sileitä ja tiiviitä. Castellin, Sugoin ja Bioracerin valmistamat pukujen testit olivat alhaisimmat. ”

Pyörät

Pyörät ovat monimutkaisia, koska ne on liitetty pariin renkaiden kanssa, mikä voi muuttaa dramaattisesti kuljetusta, Brownlie sanoo. ”Useita vuosia sitten testasimme samaa aero-etupyörää viiden eri valmistajan renkaalla. Olimme yllättyneitä oppiessamme, että pyörän veto voi vaihdella jopa yhdeksällä prosentilla renkaan valinnasta riippuen. ”Mutta yleensä ottaen saat suurimman vetovähennyksen melko syvästä 60 mm: n ja 90 mm: n vanteesta, Brownlie sanoo.

Barryn SystemSix-järjestelmää ja sen uusia Knot64-aero-pyöriä koskevan tutkimuksen mukaan hyvien lentopyörien aika säästö on huomattava. Jopa aero-maantiepyörällä, aero-pyörien lisääminen säästää 48 sekuntia yli 40 K TT: llä 300 wattilla verrattuna tyypilliseen 30 mm: n syvyyteen tarkoitettuun kevytmetallivanneharjoitteluun.

Kuinka Aero voit mennä?

Kun haluat minimoida vetämisen, ensin katsottava paikka on peilissä. Sinä, ratsastajana, olette suurempi kuin pyöräsi ja sellaisenaan edustatte 70–80 prosenttia pyörän etuosasta plus ratsastaja, selittää Brownlie.

Ei ole yllättävää, että ylävartalon laskeminen pyörää kohti vähentää merkittävästi etuosaa ja vetää. Mutta osut siihen pisteeseen, että tuotot vähenevät nopeammin kuin luulisi sitä alempana. Yhdessä Barryn ja Monashin yliopiston tutkijaryhmän tutkimuksessa testattiin ratsastajia sarjassa käsi- ja vartaloasentoja, kun he ajautuivat jatkuvaa 28 mph tuulia vastaan ​​ja valittiin simuloimaan kilpailunopeuksia eliittien maantieajoilla ja triatlonissa.

Korkein vetoasento oli klassinen pystysuora ajoasento kädet huppuilla, joka vaati 430 wattia ilmankestävyyden voittamiseksi. Laskeminen tippoihin suorilla käsillä säästi vähän energiaa, vaatien 417 wattia. Pienempi lasku putoamalla taivuttamalla kyynärpäitä ja metsästämällä säästi vielä enemmän energiaa, vaatien 385 wattia. Mutta kaikkein aerodynaamisesti tehokkain asento oli itse asiassa kädet huppuilla, käsivarret taivutettujen käsivarsien kanssa maan suuntaisesti. Tässä asennossa ratsastajan piti tuottaa 372 wattia, mikä oli 13, 4 prosenttia pienempi kuin ensimmäisessä käsissä-huppu-asennossa.

Ratsastajalle, joka kuluttaa 300 wattia 40 K (25 mailin) ​​aikajaksolla, tämä yksinkertainen asennon säätö (kyynärpään taivuttaminen ja vartalon laskeminen) voisi ajaa pois melkein kolme minuuttia alusta loppuun.

Aiheeseen liittyvä tarina Cannondale SystemSix Aero Road Bike Cannondale'sin radikaali uusi Aero-pyörä: SystemSix

Mutta kuten käy ilmi, asia on liian ilmaton. Tutkimukset osoittavat, että aseman muuttaminen pyörällä vaikuttaa myös hengitykseesi ja energiantuotantoon. Yhdessä tutkimuksessa 19 koulutettua pyöräilijää suoritti sarjan tehotestit aloittaen varteen 24 asteen kulmassa ja pudotettaessa asteittain nollaan (tai niin lähelle kuin mahdollista; kaikki eivät pystyneet saamaan niin matalaa). Jokainen testattu suoritusparametri, mukaan lukien tehokkuus, syke, poljinnopeus, V02 max ja huipputeho, huononi, kun vartalon kulma laski. Virrankulutus laski 14 prosenttia - 51 wattia - korkeimmasta asennosta matalaan. Tietysti myös pyöräilijöiden etuosa pienentyi (jopa 14 prosentilla), kun ne laskivat, joten ne olisivat reaaliaikaisemmissa olosuhteissa ilma-aluksia. Tutkijat päättelivät kuitenkin, että alhaisin asema haittasi suorituskykyä niin paljon, että jopa koulutettujen kilpailukykyisten pyöräilijöiden tulisi välttää sitä. Muille tehtäville se on kompromissi sen välillä, kuinka monta wattia menetät heikentyneeseen suorituskykyyn verrattuna siihen, kuinka monta voit saada aerodynaamisen edun.

"On melko helppoa testata itsesi voimamittarilla", sanoo voimaharjoittelu guru Hunter Allen Peaks Coaching Groupista. "Mutta voit myös testata sen yksinkertaisesti käyttämällä nopeutta ja RPE: tä [koetun rasituksen määrää]." Tässä hän suosittelee:

Perustason luominen: Löydä mukava tasainen tieosa, jolla voit ajaa keskeytyksettä. Peitä tietokoneesi, jotta et näe numeroitasi. Suorita sitten normaaliasennosi avulla kaksi edestakaisin ajoa RPE: llä 6 asteikolla 1-10, 10: n ollessa niin kova kuin mahdollista. Tarkista ja kirjaa keskimääräinen nopeutesi.

Testaa itsesi: Laske vartaloasi muutama aste. Toista sitten uudelleen, katsomatta numeroitasi, samalla kurssilla samassa RPE: ssä. Tarkista ja kirjaa keskimääräinen nopeutesi. Toista testi (kuluttamatta itseäsi) asteittain alempiin asentoihin, kunnes keskimääräinen nopeutesi hidastuu.