Өндірушілер аэрожинақ жасау үшін бар күш-жігерін жұмсайды, бірақ ол сізді жылдамырақ етеді ме? Велосипедші білді
Егер сіз велосипедпен жүрсеңіз, желге төзімділіктің әсері туралы бәрін білесіз. Пәтерде жылдамдықпен жүру кезінде аэродинамикалық кедергі алға қозғалысқа жалпы қарсылықтың 90% дейін ықпал етеді. Себебі велосипед пен шабандоздың тік және дұрыс емес пішіні ауада бірқалыпты өтуде нашар, яғни аэродинамикадағы кез келген жақсартулар құнды энергияны үнемдеуге және жылдамдықты арттыруға үлкен әсер етеді.
Нәтижесінде өндірушілер аэродинамикалық тестілеуге көп уақыт пен ақша жұмсайды, мысалы, 10% тиімді жиынтық белгілі бір қашықтықта 20 секундты үнемдейді немесе беске тең артықшылық береді деп мәлімдейді. ватт. Велосипедші бұл шағымдарды жел туннельінде ғана емес, нақты әлемде растауға болатынын білгісі келді.
Біз жеке зерттеу жүргізу үшін Батыс Лондондағы Хиллингдон цикліне келдік. Жоспар бойынша резиденттік велосипед сынаушы Джеймс әр жолы әр түрлі аэродинамикалық жинақты пайдаланып, 300 ватт өлшемді және дәйекті күшпен үш айналымнан тұратын бес сеансты аяқтауы керек.
Әрбір элементтің аэродинамикалық тиімділігін анықтау үшін әр сессияға уақыт бөлеміз, содан кейін жиынтық әсерді анықтау үшін олардың барлығын біріктіреміз.
Біз ауыстырып жатқан құрамдас бөліктер – доңғалақтар, штангалар, дулыға және тері костюмі – басқаша айтқанда, жақсы аэродинамика іздеу үшін қарапайым жол шабандозы өзгертуі мүмкін. Тестілеуіміз толығымен ғылыми емес екенін білдіретін кейбір айнымалылар болса да, біздің жоспарымыз Рейнольдстың технология және инновациялар жөніндегі директоры Пол Льюге ұнайтыны сөзсіз.
«Мұндай сынақ жеткіліксіз», - дейді ол. 'Бұл аэродинамиканы сынаудың тамаша тәсілі – мәселе мынада: жел туннельіндегі айнымалылардың шектеулі санын басқара алатындай нақты әлемде айнымалы мәндерді басқару тым қымбат.
'Сенімділік деңгейіне жету тым қиын болар еді, өйткені көптеген инженерлер өз атын қояды. Балалар, сіз инженер емессіздер, сондықтан уайымдаудың қажеті жоқ, мен бұл сынақтың маңыздылығын көріп отырмын.’
Сонымен, велоспорт аэродинамикасындағы ең құрметті атаулардың бірін растау арқылы біз крекингке ұшыраймыз.
Дөңгелектер
Джеймстің алғашқы үш айналымы Mavic R-Sys SLR доңғалақтарында, Giant Contact SL жолақтарында, Sportful's Pro Race жейдесінде және Super Total Comfort бибшорттарында және Giro Aeon дулығасында аяқталды – барлығында аэродинамикалық кедергілер жоқ.
Бұл үш айналым орташа есеппен 2 м 33 секундты құрайды, біз оны айналымдарды аэродинамикалық реттеулерімізбен салыстыру үшін бақылау уақыты ретінде пайдаланамыз.
Бірінші өзгерту - Bontrager Aeolus 5 TLR терең секциялы дөңгелектеріне ауысу. Терең секциялы дөңгелектердің стандартты дөңгелектерге қарағанда ауа ағынын азырақ бұзатын қысқа спицамдары бар, сонымен қатар тереңірек жиектер де олардың бетінде ламинарлы (тегіс) ауа ағынын қамтамасыз етеді.
Лью белгілі бір иілу бұрыштарында жақсы аэро жиектер қайықтағы желкен сияқты желді пайдаланып, сүйреуге қарсы алға итермелейтінін түсіндіреді. Джеймстің үш айналымдағы орташа уақыты бақылау уақытынан бір айналымға 5 секундқа жылдам (2 м 28 секунд) – 3,3% жақсарту.
Бұл біз күткендей үлкен емес сияқты, бірақ Лью таң қалмады.
‘Тұңғиық жиектерінің желкенді әсері тұрақты бүйірлік желдерде жақсы жұмыс істейді, мысалы, сырттан және артқы TT бағытында. Қысқа жарыс жолында бұрыштар желдің бұрышын тым қатты өзгертеді, олар соншалықты керемет әсер етеді.’
Аэробарлар
Келесі қадам - дәстүрлі жолақтарды тегіс үсті Enve SES аэрожол жолақтарына ауыстыру. Төбелердің Камм-құйрық пішіні желге ең аз маңдай аймағын көрсетеді, сондықтан қысымның кедергісін тудыратын қысым дифференциалын азайту үшін ауаны ұқыпты бөлу әсері бар – бұл жалпы аэродинамикалық кедергінің негізгі факторы.
Enve жолақтарымен орташа айналым уақыты 2 м 27 секундта басқаруға қарағанда 6 секундқа аз – 3,9% үнемдеу. Бұл бізді таң қалдырады, өйткені штанга пішініндегі шамалы айырмашылық аэродрегацияға мұндай әсер етеді деп күтпеген едік, бірақ жылдамдықтың жақсаруы жолақтардың аэродинамикалық қимасына байланысты емес.
Олар төбелер бойымен тар және тамшыларда жарқырайды, сондықтан жалпы ені бірдей болғанымен, шыңдар кішірек фронтальды аймақты көрсетеді. Сонымен қатар, тамшылардың пішіні шабандозды неғұрлым тар, аэродинамикалық позицияны қабылдауға ынталандырады.
Симон Смарт, Drag2zero аэродинамикалық компаниясының негізін қалаушы штангаларды жасауға көмектесті. "Тік күйден төменірек күйге ауысу тартуды барынша азайтады" дейді ол.
‘Жақсы аэродинамикадан үнемделген қосымша ватт сіз жасай алатын ең жақсы қысқы жаттығулардан алатын табыстан оңайырақ болады.'
Дулыға
Шабандоздың басы ауа ағынына ең көп ұшырайтын аймақтардың бірі болғандықтан, өндірушілер ауа ағынын тиімді бағыттауға арналған әуе жолдарының дулығаларын шығарады, сонымен бірге бірнеше салқындату саңылаулары болса да, турбуленттілігін азайтады.
Бұл соңғы уақытта әсерлі әуе табыстары туралы мәлімдемелерге әкелді, Джиро өзінің әуе шабуылы Aeon дулығасына қарағанда 40 км-ден 17 секунд жылдамырақ екенін айтады. Specialized’s Evade көмегімен Джеймс орта есеппен 2 м 31 секунд айналым жасайды – бұл біздің бақылау уақытымыздан 2 секундтық айырмашылық. Экстраполяцияланғанда, бұл 40 км жүру кезінде шамамен 26 секундты үнемдеуге әкелуі мүмкін.
Лью бұл әсерлі уақытты үнемдеуді Джеймстің салыстырмалы түрде жоғары жылдамдығымен түсіндіреді. 300 ватт қуатын сақтау үшін ол шамамен 38 км/сағ жылдамдықпен жүрді және жақсартылған аэродинамиканың артықшылықтары жылдамдықпен экспоненциалды түрде артады.
‘Егер сіз тік осьте сүйреу күші және көлденең осьте жылдамдықпен график сызатын болсаңыз, сіз түзу сызықты көрмейсіз – жоғарыға қарай экспоненциалды қисық көресіз”, – дейді Лью. 'Сүйрету 30 км/сағ-тан жоғары көтеріле бастайды, сондықтан одан жоғары жылдамдықтың аэродинамикалық ұлғаюы шынымен көрінеді.'
Скинкостюм
Аэрожинақтың соңғы бөлігі - Santini Speed Shell тері костюмі. Лью мен Смарт дененің ең үлкен сингулярлық массасы болғандықтан, ол тартудың ең үлкен үлесін қосады деп келіседі.
Скинкостюм тігістер мен киімнің қабаттасуы нәтижесінде пайда болатын беткі толқындарды жояды, сондықтан біз аэродинамикаға айтарлықтай әсер етеді деп күтеміз. Дегенмен, Джеймс орташа айналымдарды 2 м 32 секундқа белгілегенде, уақытты тек 0,8% үнемдейміз.
Ұзақ қашықтыққа экстраполяцияланғанда әлі де лайықты үнемдеу болғанымен, бұл сынақтың басқа элементтеріне қарағанда тиімдірек. Бұл Джеймстің стандартты жейделері мен бибшорттарының аз мөлшердегі артық матамен өте нәзік кесілгенімен байланысты болуы мүмкін.
Скинкостюмдердің бұлшық еттерге түсіретін қысу сияқты басқа артықшылықтары шаршауды азайтады, бірақ біз мұнда мінгеннен ұзағырақ қашықтықтардан кейін ғана.
Айта кететін соңғы мәселе, сүйретуді азайту үшін пішінін өзгертуге болатын басқа құрамдастардан айырмашылығы, тері костюмі «тікелей үйкеліс» деп аталатын нәрсені азайту үшін ғана жұмыс істей алады және шабандоз денесінің пішінін өзгертпейді.. Тікелей үйкеліс аэродинамикалық кедергінің қосалқы құрамдас бөлігі болып табылады және фронтальды аймақ пен профильге қарағанда әлдеқайда аз маңызды.
Толық аэро
Джеймс өзінің барлық аэротехникамен жабдықталған соңғы үш айналымын аяқтады. Олар бірге оған бірдей қуат шығысында, орташа есеппен 2 м 23 секундта айналу арқылы басқару циклінен 10 секундтан арылуға мүмкіндік береді.
Бұл жалпы 6,5% үнемдеу 40 км-де айтарлықтай 2 миллион 27 секундты құрайтын болады. Болжам бойынша бұл нәтиже жылдамдықпен кедергінің экспоненциалды ұлғаюына және бірнеше аэродинамикалық элементтердің өзара әрекеттесуінің күрделі тәсіліне байланысты жеке табыстардың қосындысынан сәл азырақ.
Бүкіл шабандоз мен велосипед жүйе ретінде жұмыс істейді және бұл жай ғана келесі элементке бір элемент қосу және олардың барлығы оқшауланғандай әрекет етуді күту ғана емес. Осы саладағы көптеген сарапшылар құрамдас біріктіру үлкен болашақтың болатынын айтады.
Біздің сынақ зертханалық эксперимент сияқты қатаң бақыланбаса да, ол аэродинамикалық жинақтың нақты жағдайдағы тиімділігін қолдайтын дәйекті тенденцияларды көрсетті және аэродинамикалық жетістіктерге деген құмарлықтың жақсы негізделгенін көрсетті. Смарт келіседі: "Денеңізді жақсы деңгейге дайындағаннан кейін бұдан көп нәрсені табу қиын, бірақ аэрокит - жылдамырақ жетудің тиімді жолы."
Смарт пен Лью біздің сынақтың қайталану мүмкіндігінің жоқтығы бізді аэрожабдықтардың әртүрлі бөліктерінің салыстырмалы артықшылықтары туралы нақты қорытындыға келуге абай болу керектігін ескертсе де, екеуі де жинақтың пайдалы болатынымен келіседі.
'Сынақ жеткілікті айнымалыларды бақылайды ма немесе нәтижелер негізінде сатып алу туралы шешім қабылдау үшін жеткілікті үлкен деректер жинағы болды ма - бұл оқырмандарыңыз үшін шешім, бірақ деректер жиынтығы болса, көрсетілетін жалпы трендтер аз өзгереді деп болжаймын. өсті.' Сіз жел туннелі дейсіз бе? Оның біреуі кімге керек?
