Aerodynamiikka: anna ilman asettaa kysymykset
Rakettien kärjet läpäisevät yliäänen iskuaallot, kun taas pyöräilijä liikkuu merenpinnan tasolla ilmassa, jonka Reynoldsin luku on 100 000–800 000. Pyöräilynopeuksilla tylppä, pyöristetty etureuna yhdistettynä hieman kapenevaan takasuojukseen säästää paljon enemmän tehoa kuin terävä neulankärki.
Aloita istuimen takaa, älä edestä etupyörän napojen edestä
Kun kokeilijat piirtävät ensimmäisen rakettien innoittaman polkupyöränsä, intuitio sijoittaa usein laajan luotimaisen nokan ohjaustangon päälle. Kuitenkin, kuten Chester Kyle ja David Gordon Wilson dokumentoivat teoksessa Bicycling Science, noin 70–80 % pystyasennossa ajavan pyöräilijän painevastuksesta syntyy matalapaineisesta turbulentista jälkivirtauksesta, joka irtoaa ajajan vartalon, lantion ja pyörivien takapyörän sätteiden takana.
Vielä tärkeämpää on, että etupyörän kosketuspinnan eteen lisätty sivupinta-ala siirtää aerodynaamisen painekeskuksen ohjausakselin eteen. Kun äkillinen poikittaistuulenpuuska iskee 15 asteen sivuttaiskulmasta, etupainotteinen suojus toimii kuin takaperin osoittava tuulensuuntaosoitin ja yrittää aktiivisesti kääntää etupyörää pois tuulesta. Vastuullinen ensimmäinen muutos jättää siis etupyörän esteettömäksi ja keskittyy kevyeen takalaatikkoon, kehyskolmion täyteseinämään tai irrotettavaan takapyörän levysuojukseen.
Ohut Coroplast- tai koivuvanerinen takalaatikko, joka ulottuu 450 mm ajajan alaselän taakse, vähentää jälkivirtauksen imua ja siirtää sivupinta-alaa taaksepäin, mikä rauhoittaa sivutuulessa ajoa.
Tavallisen kaupunkipyörän CdA laskee noin 0,36 m²:stä noin 0,31 m²:iin nopeudella 30 km/h. Säästö on noin 22 wattia tasaisella asfaltilla, ja staattinen massa kasvaa vain 1,1 kg.
Kamm-hännän katkaisu ja painekeskuksen tasapaino
Klassisten NACA:n aliäänitaulukoiden suosittelemat täydelliset 4:1 hienousasteen pisaramuodot muodostuvat polkupyörän taakse mahdottoman pitkiksi, tarttuvat talliovien karmeihin ja lisäävät tarpeetonta kitkapinta-alaa. Wunibald Kammin 1930-luvun autotutkimuksen mukaan, myöhemmin UCI-tyylisiin katkaistuihin siipiprofiiliputkiin sovellettuna, pisaran takakolmannes katkaistaan noin 50 prosenttiin sen suurimmasta leveydestä. Näin säilyy suurin osa paineen palautumisesta, koska paikallaan pysyvä jälkivirtaus muodostaa "virtuaalisen hännän".
Verstaan peukalosääntö: Pidä projisoidun sivupinta-alan geometrinen keskipiste akselivälin keskikohdassa tai sen takana. Ennen ulkotestausta ripusta valmis polkupyörä vaakasuoraan yhdestä kattonarusta painopisteestään ja pidä verstaan laatikkotuuletinta 30 asteen kulmassa akselista, jotta näet, mihin suuntaan nokka kääntyy.
| Kokoonpano | Tyypillinen CdA (m²) | Teho nopeudella 32 km/h (tasainen, tyyni sää) | Herkkyys sivutuulelle |
|---|---|---|---|
| Pystyasentoinen hyötypyörä (löysä takki) | 0.40 – 0.44 | ~215 W | Matala, ennustettava tärinä |
| Maantieasento + kapeat ohjaustangot + rungon laukku | 0.30 – 0.33 | ~168 W | Erittäin hallittavissa |
| Pystyasento + takalaatikko + takapyörän suojus | 0.26 – 0.29 | ~148 W | Tuulensuuntaosoittimen tapainen vakaus; hieman takaa työntävä |
| Täysin suojattu makuuasentoinen velomobiili (vertailukohde) | 0.06 – 0.09 | ~65 W | Vaatii huolellisen kehonmuodon ja kolme rataa tai harjaantuneen ajajan |
Vedon mittaaminen ilman tuulitunnelia
Tuulitunnelin käyttö laitoksissa, kuten Silverstone Sports Engineering Hubissa, maksaa satoja puntia tunnilta. Robert Chungin virtuaalikorkeusmenetelmä antaa kuitenkin kärsivällisille kotirakentajille mahdollisuuden havaita 0,01 m²:n muutoksia CdA:ssa hiljaisella umpikujalla tai loivalla mäellä aamunkoitteessa.
Ajamalla täsmälleen samaa kierrosta toistuvasti vaihtelevilla nopeuksilla (esimerkiksi 18 km/h ensimmäisellä kierroksella ja 34 km/h toisella) ja tallentamalla tarkan pyörän nopeuden vaihtokytkimen sekä polkimien tehon avulla, ohjelmisto kuten GoldenCheetahin Aerolab rekonstruoi tien korkeusprofiilin. Vain yksi vierintävastuksen (Crr) ja vetopinta-alan (CdA) yhdistelmä saa lähtö- ja maalikorkeudet vastaamaan toisiaan sekä hitailla että nopeilla kierroksilla.
Kiinnityssuojusten valmistuksen ja asennuksen tarkistuslista
- Reunasuojaus: Leikkaa kaikki alumiinilevyn, polykarbonaatin tai lasikuidun reunat halkaistulla kumisella U-profiililla (vähintään 4 mm säde), jotta paljas reuna ei voi osua ajajaan kaatumisessa.
- Ohjauksen kääntövara: Tarkista, että ohjaustanko kääntyy täydet 45 astetta, kun etuhaarukka on painettu iskunvaimennuksen pohjaan asti.
- Tuuletus ja huurtumisen esto: Käytä NACA-tyyppisiä tasaisia ilmanottokanavia ja korkealle sijoitettuja poistoaukkoja, jos käytät läpinäkyvää tuulilasia, jotta vältät huurtumisen ja lämpörasituksen aiheuttaman ylikuumenemisen.
- Irrottavat kiinnikkeet: Kiinnitä rakenteeseen kuulumattomat kiinnityssuojat nailonisilla M5-leikkuupultteilla tai kumieristeisillä holkeilla sen sijaan, että käytät jäykkiä teräspuristimia ohutseinäisiin runkoputkiin.
