Аеродинаміка на велосипеді; Не дозволяйте перетягуванню зіпсувати ваші велосипедні показники

Незалежно від того, чи їдете ви на годиннику в хронометражі, чи змагаєтесь у етапі дистанції чи триатлоні на довгі дистанції, вам потрібно зрозуміти аеродинамічний опір, щоб перемогти його. Тренер з велоспорту Джо Бір пояснює все та представляє кілька захоплюючих знахідок щодо аеродинаміки на велосипеді, включаючи власні нещодавно зібрані дані.

Цей опір є результатом бурхливого сліду, який створює велосипедист, намагаючись витіснити повітря для руху вперед. При швидкості 20 миль в годину (32 км/год) вершник буде витісняти понад 1000 фунтів повітря за хвилину, і хвиля, яку він спричиняє, вимагає багато роботи для подолання (2). Аеродинамічне опору є для швидкісного велосипедиста тим, що будь-яка надмірна вага для альпініста - ворога.

Опір, що діє на мотоцикліста, викликається незначною мірою тертям повітря про поверхню рухомого предмета (людини та велосипеда). Більш важливим для велосипедистів є перенапруження під тиском, спричинене зоною низького тиску позаду предметів, які не є обтічними, і, таким чином, створює поділ повітря. Опір зростає із збільшенням квадрата швидкості; однак необхідна потужність зростає із збільшенням куба швидкості. Наприклад, нещодавні дані досліджень (3) показують, що для подорожі зі швидкістю 21 миль/год потрібно близько 190 Вт; однак, для швидкості на 4 милі на годину потрібні ще 110 Вт (3).

У таблиці 1 показано потужність, необхідну для їзди з різною швидкістю понад 40 км (24,8 милі). Ви бачите, що більша потужність дорівнює більшій швидкості. При швидкості в 19 миль на годину вам потрібно лише 7,2 Вт на кожну милю на годину; однак ця цифра зростає до приголомшливих 13,1 Вт при 30 милях на годину. Якщо ви хочете їхати швидко, вам потрібно багато сил! Повне пояснення аеродинаміки велосипедів див. У Wilson, DG (2004) Bicycling Science (3rd Ed) MIT Press, p173-205.

Побиття перетягування

Якщо ми визнаємо, що живемо в атмосфері, яка перешкоджає нашій здатності їздити все швидше, то знання про те, як вкрасти швидкість, обманюючи перетягування, є вартою метою. Ви не можете вимкнути перетягування; на відміну від сили тяжіння, яка вступає в дію, лише якщо ви наполегливо їдете в гору, перетягування завжди є більшою чи меншою мірою.

Оскільки велосипед відповідає за приблизно 30% аеродинамічного опору, а їздок значно більше 60%, очевидно, що людське тіло є об'єктом, на який слід націлити найбільше уваги (4). Існує безліч аеродинамічних рам, компонентів та коліс, які можуть впливати на швидкість при певній потужності. Однак правильне положення вершника може надати значно більшу швидкість.

Отже, для більшості мотоциклістів перше, що потрібно зробити, це відточити положення їзди до того, яке дозволяє виробляти потужність з мінімальним опором. Професійні гонщики проводять години у аеродинамічних трубах за великі кошти, щоб гарантувати, що кожен створений ват виробляє максимально можливу швидкість. Кріс Бордмен, колишній рекордсмен години і досі рекордсмен "абсолютної" години, зробив кар’єру із надзвичайно низького положення та трюкових компонентів, таких як бруски, вбудовані у вилки та гладкі аерошоломи.

Ключі до гарного аеродинамічного положення

Велосипед на час

Плоский тулуб, можливо, з сидінням, трохи висунутим вперед, щоб коліна могли піднятися, не вдаряючись про живіт/нижню частину грудної клітки;
Аерограми, що дозволяють передпліччя на відстані 15-20 см один від одного, під горизонтальним або злегка вниз кутом, надпліччя на 50-80 градусів;
Коліна, що підходять близько до поперечини рами і трохи позаду або трохи всередині області ліктя/трицепса надпліччя;
Положення голови, що дозволяє бачити вперед із будь-якими прогалинами за головою, заповненими аеродинамічним шоломом;
Обтягуючий шкіряний костюм, в ідеалі з повними в довжину руками та взуттям, прикритим щільним ботфортом.

Дорожній велосипед

Падіння брусків, що дозволяють низько підтягуватися для спуску, сольної їзди на зустрічний вітер і швидкої групової їзди;
Можливість низько заправити, з горизонтальними педалями на швидких спусках з мінімальним опором, але максимальною швидкістю без педалювання;
Необов’язкові міні-застібки на аерографах (Spinachi або подібні), що дозволяють вузьке положення рук (перевірте законність у вибраному виді спорту).

Зміна положення вершника з повного підтягування, на капоти, на вертикальну їзду демонструє поступове підвищення комфорту, але, на жаль, також підвищується і затримка. Найшвидші позиції рідко колись бувають зручними. Тим не менш, тягнеться аеродинамічним присіданням ніколи не повинно компрометувати потужність. Ваша швидкість є продуктом потужності проти опору; менше першого не корисно.

Адвокатські війни

Як частина швидшого випробування часу (TT) або положення дороги, більш вузькі озброєння, надані аерографами або затискачами, є, можливо, найбільш значним технологічним прогресом з моменту їх створення наприкінці 1980-х. Райхенбах та співавт. Випробовували елітних велосипедистів у різних положеннях на стандартних барах та аеробарах, і вони зробили абсолютну знахідку: хоча аеробари знизили ефективність їзди на велосипеді приблизно на 9 Вт, аеродинамічна економія на 100 Вт більше, ніж це компенсувало (5). Це підтверджується на практиці - аеробари при швидкому використанні роблять гонщиків швидшими. Інші дані свідчать про те, що під час польових випробувань споживання кисню зменшувалось за рахунок аеробарб у порівнянні зі стандартними барами (6).

Навіть примітивні мотоцикли на хронометражах з барами в стилі коров'ячий ріг 1990-х років дозволяють значно знизити споживання кисню на 7% при 25 милях на годину (1). Пам'ятайте, що при 32 км/год дві третини загальної потужності використовується для подолання опору повітря. Навіть змінивши свої штанги зі стандартних на крилоподібні аеробарви (наприклад, аеробар HED), ви можете зменшити час на 40 км приблизно на 40-70 секунд, залежно від швидкості вершника (7). Випробування аеродинамічної труби показують, що коли вершник піднімається із сідла і не втримується в хорошій позиції, всі інші потенційні аеродинамічні вигоди від вибору обладнання заперечуються.

Тактика катання

Після вашої позиції їзди та правильного вибору обладнання наступним найважливішим фактором аеродинамічної ефективності є те, як ви їдете. Існує величезне зменшення опору, якщо ви їдете позаду іншого гонщика, в упаковці або ловите протяг з машини, що проїжджає повз, або штурмана. Дані випробувань у 1990-х роках показали, що їзда на 30 см позаду іншого гонщика із швидкістю 20 миль/год зменшує опір приблизно на 20% - лише для того, щоб сісти за кермо (1). Це є причиною того, що претендентів на етапні перегони рідко бачать на фронті, поки це не має значення; вони дозволяють іншим гонщикам захищати їх, поки не потрібні їхні лазні, спринт або атакуючі ноги.