Влияние дизайна на скорость?

Я хотел бы больше узнать о том, как конструкция велосипеда влияет на его скорость (предположим, это обычный двухколесный велосипед с шестернями).

  • Могу ли я предположить, что вес мало влияет на ровную поверхность, кроме как при запуске и остановке? Если нет, то почему: каков эффект и насколько он велик?
  • Являются ли двумя самыми важными факторами сопротивление ветра и сопротивление качению шин?

Можете ли вы указать мне данные для вышеуказанного:

  • Сопротивление качению для различных типов/размеров шин на разных скоростях
  • Сопротивление ветру для разных положений водителя на разных скоростях

В частности, какая разница между, например, шиной 700x23 мм и шиной 700x32 мм при давлении 90 фунтов на квадратный дюйм?

Еще одна вещь, которая кажется важной, хотя я не знаю, как вы могли бы ее количественно оценить, это то, насколько легко гонщику нажимать на педали. На своем крейсере я нахожусь в очень вертикальном положении, и мне трудно вкладывать в них силу (отчасти потому, что я не могу эффективно использовать верхнюю часть тела). На своем шоссейном велосипеде я могу более эффективно передавать мощность.
Сопротивление качению, вероятно, будет ниже на шине большего размера (при одинаковом давлении на квадратный дюйм), но сопротивление ветру будет выше на этой шине большего размера, а на более высоких скоростях сопротивление ветру является большим фактором. Общей формулы нет, это зависит от большего количества деталей конструкции, чем просто от размера.
Если вы действительно хотите вникнуть в детали этого, я настоятельно рекомендую взять экземпляр Bicycling Science ( mitpress.mit.edu/catalog/item/default.asp?ttype=2&tid=10063 ).

Ответы (4)

Мне нравится использовать отличный калькулятор мощности , чтобы ответить на подобные вопросы. Поиграйте с цифрами, и вы увидите точное влияние на сопротивление ветра различных положений водителя или изменения типа шин.

Короче говоря, на гоночных скоростях сопротивление ветра требует наибольшей мощности для преодоления. В конечном итоге это составляет от 85% до 90% вашего общего расхода энергии. Например, с этим калькулятором полностью пригнувшемуся гонщику весом 150 фунтов требуется где-то около 650 Вт, чтобы поддерживать скорость 35 миль в час. Полностью устраните сопротивление воздуха, и для этого требуется всего лишь удивительная мощность 50 Вт. При той же выходной мощности (650 Вт) без сопротивления воздуха тот же гонщик мог развить невероятную скорость 475 миль в час.

Шелдон также освещает эту тему, предоставляя отличную разбивку затрат и выгод для различных аэродинамических улучшений. А Википедия утверждает, что «уменьшение веса велосипеда на 1 фунт… будет иметь тот же эффект на 40-километровой гонке на время по ровной поверхности, что и удаление в воздухе выступа размером с карандаш».

В контексте последнее предложение подразумевает, что снижение веса менее важно, чем улучшение аэродинамики.

Как уже упоминалось, сопротивление воздуха является важным фактором. Если вы посмотрите на формулу расчета сопротивления , вы увидите, что сопротивление является функцией квадрата скорости. Это означает, что сопротивление на скорости 5 миль в час будет в 25 раз больше сопротивления на скорости 1 миля в час, а сопротивление на скорости 10 миль в час будет в 100 раз больше сопротивления на скорости 1 миля в час. На 30 милях в час сопротивление в 900 раз больше, чем на 1 миле в час, хотя вы едете всего в 30 раз быстрее.

Также интересно, что более холодный воздух на самом деле вызывает большее сопротивление, поскольку он менее текучий, чем горячий воздух. Поэтому, когда температура становится ниже, сопротивление воздуха увеличивается. Из-за этого ветрогенераторы получают больше электроэнергии в более холодном климате, при условии, что скорость ветра одинакова.

Я собираюсь предположить, что холодный воздух более или менее такой же текучий (вязкий), как и теплый воздух, но этот холодный воздух вызывает большее сопротивление, потому что он более плотный.

В ответ на другой вопрос moz разместил эту ссылку на исследовательский документ IHPVA , который включает (на страницах 15 и 17) результаты тестирования сопротивления качению разных шин при разных скоростях и давлениях.

Обратите внимание, что, хотя это и непрактично для большинства применений, показатели скорости для обтекаемых моделей и других аэродинамических конструкций намного выше, чем у «обычного» велосипеда. Чем быстрее вы едете, тем больше воздуха вы нагнетаете.

Максимальная скорость велосипеда достигается за счет «двигательного темпа», когда велосипедист едет в аэродинамическом «пузыре» за быстрым транспортным средством, таким как грузовик или локомотив. Эти байки настолько высокоскоростные, что на них невозможно ездить на более низких скоростях, и они явно не легкие ... Это
иллюстрирует важность сопротивления воздуха.

Да, но велосипед с мотором выигрывает от сопротивления ветра, так как воздушный поток предназначен для того, чтобы толкать их вперед. Так что они даже не имеют отношения к вопросу «а что, если бы не было сопротивления воздуха».
Влияние дизайна на скорость?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v