Αεροδυναμική: Αφήστε τον αέρα να θέτει τα ερωτήματα
Τα ρύγχη πυραύλων διαπερνούν υπερηχητικά κύματα κρούσης, ενώ ένας ποδηλάτης κινείται στον αέρα της επιφάνειας της θάλασσας με αριθμούς Reynolds μεταξύ 100,000 και 800,000. Σε ταχύτητες ποδηλασίας, μια αμβλεία, στρογγυλεμένη μπροστινή άκρη σε συνδυασμό με μια ομαλά στενευόμενη πίσω αεροτομή εξοικονομεί πολύ περισσότερα watt από μια μυτερή πλώρη σαν βελόνα.
Ξεκινήστε πίσω από τη σέλα, όχι μπροστά από τον μπροστινό άξονα
Όταν οι ερασιτέχνες σχεδιάζουν το πρώτο τους ποδήλατο εμπνευσμένο από πύραυλο, η διαίσθηση συνήθως τοποθετεί μια σαρωτική σφαιρική μύτη πάνω από το τιμόνι. Ωστόσο, όπως κατέγραψαν οι Chester Kyle και David Gordon Wilson στο Bicycling Science, περίπου 70% έως 80% της αντίστασης πίεσης σε όρθιο ποδηλάτη προέρχεται από τον αποκολλημένο τυρβώδη ίχνος χαμηλής πίεσης πίσω από τον κορμό, τους γοφούς του αναβάτη και τις περιστρεφόμενες πίσω ακτίνες.
Ακόμη σημαντικότερο, η προσθήκη πλευρικής επιφάνειας μπροστά από την επαφή του μπροστινού τροχού μετακινεί το αεροδυναμικό κέντρο πίεσης μπροστά από τον άξονα διεύθυνσης. Όταν μια ξαφνική ριπή πλάγιου ανέμου χτυπά με γωνία εκτροπής 15 μοιρών, μια αεροτομή με βάρος στην μπροστινή πλευρά λειτουργεί σαν ανεμοδείκτης ανάποδα, προσπαθώντας ενεργά να στρίψει τον μπροστινό τροχό μακριά από τον άνεμο. Μια υπεύθυνη πρώτη τροποποίηση αφήνει, επομένως, τον μπροστινό τροχό ελεύθερο και εστιάζει σε ένα ελαφρύ πίσω κουτί, σε πάνελ πλήρωσης του τριγώνου του πλαισίου ή σε αφαιρούμενο κάλυμμα του πίσω δίσκου τροχού.
Ένα πίσω κουτί από Coroplast ή λεπτό κόντρα-πλακέ σημύδας που εκτείνεται 450 mm πίσω από το κάτω μέρος της μέσης του αναβάτη μειώνει την αναρρόφηση της ουράς και μετακινεί την πλευρική επιφάνεια προς τα πίσω, για μεγαλύτερη ηρεμία στη σταθερότητα σε πλάγιο άνεμο.
Το συνηθισμένο CdA ενός αστικού ποδηλάτου πέφτει από ~0.36 m² σε ~0.31 m² στα 30 km/h, εξοικονομώντας περίπου 22 watt σε επίπεδη άσφαλτο και προσθέτοντας μόνο 1.1 kg στατικής μάζας.
Αποκοπή ουράς Kamm και ισορροπία κέντρου πίεσης
Οι πλήρεις σταγόνες με λόγο ευκρινείας 4:1 που προτείνουν οι κλασικοί υποηχητικοί πίνακες NACA γίνονται πρακτικά υπερβολικά μακριές πίσω από ένα ποδήλατο, πιάνουν σε γκαραζόπορτες και προσθέτουν περιττή επιφάνεια τριβής. Ακολουθώντας την έρευνα του Wunibald Kamm της δεκαετίας του 1930 για τα αυτοκίνητα, που αργότερα προσαρμόστηκε σε πλαισιακούς σωλήνες με κομμένο προφίλ τύπου UCI, η αποκοπή του πίσω τρίτου μιας σταγόνας σε περίπου 50% του μέγιστου πλάτους της διατηρεί το μεγαλύτερο μέρος της ανάκτησης πίεσης, επειδή το στάσιμο ίχνος σχηματίζει μια «εικονική ουρά».
Πρακτικός κανόνας για το εργαστήριο: Διατηρήστε το γεωμετρικό κέντρο της προβαλλόμενης πλευρικής επιφάνειας στο μέσο της ισαπόστασης των τροχών ή πίσω από αυτό. Πριν από τις δοκιμές σε εξωτερικό χώρο, κρεμάστε το ολοκληρωμένο ποδήλατο οριζόντια από ένα μονό σχοινί οροφής στο κέντρο βάρους του και κρατήστε έναν ανεμιστήρα τύπου κουτιού εργαστηρίου σε γωνία 30 μοιρών εκτός άξονα, για να δείτε προς ποια κατεύθυνση περιστρέφεται η μύτη.
| Διαμόρφωση | Τυπικό CdA (m²) | Ισχύς για 32 km/h (επίπεδο, χωρίς άνεμο) | Ευαισθησία σε πλάγιο άνεμο |
|---|---|---|---|
| Όρθιο ποδήλατο χρήσης (χαλαρό σακάκι) | 0.40 – 0.44 | ~215 W | Χαμηλή, προβλέψιμη ταλάντωση |
| Θέση δρόμου + στενό τιμόνι + τσάντα πλαισίου | 0.30 – 0.33 | ~168 W | Πολύ διαχειρίσιμη |
| Όρθιο + πίσω κουτί + κάλυμμα πίσω τροχού | 0.26 – 0.29 | ~148 W | Σταθερό σαν ανεμοδείκτης· ελαφριά ώθηση προς τα πίσω |
| Πλήρως καλυμμένο ξαπλωτό velomobile (αναφορά) | 0.06 – 0.09 | ~65 W | Απαιτεί προσεκτικό σχήμα σώματος και τρεις τροχούς ή έμπειρο αναβάτη |
Μέτρηση της πραγματικής αντίστασης χωρίς αεροσήραγγα
Ο χρόνος σε αεροσήραγγα σε εγκαταστάσεις όπως το Silverstone Sports Engineering Hub κοστίζει εκατοντάδες λίρες την ώρα, ωστόσο η μέθοδος Virtual Elevation του Robert Chung επιτρέπει σε υπομονετικούς ερασιτέχνες κατασκευαστές να εντοπίζουν μεταβολές CdA της τάξης των 0.01 m² σε ήσυχο αδιέξοδο ή ήπια ανηφόρα νωρίς το πρωί.
Οδηγώντας επανειλημμένα τον ίδιο ακριβώς κύκλο με εναλλασσόμενες ταχύτητες (για παράδειγμα, 18 km/h στον πρώτο γύρο και 34 km/h στον δεύτερο), ενώ καταγράφετε την ακριβή ταχύτητα του τροχού μέσω διακόπτη reed και την ισχύ στον στροφαλο, λογισμικό όπως το Aerolab του GoldenCheetah ανασυνθέτει το προφίλ ανύψωσης του δρόμου. Μόνο ένας συνδυασμός αντίστασης κύλισης (Crr) και επιφάνειας οπισθέλκουσας (CdA) κάνει τις ανυψώσεις αφετηρίας και τερματισμού να ταιριάζουν μεταξύ των αργών και των γρήγορων γύρων.
Λίστα ελέγχου κατασκευής και τοποθέτησης καλυμμάτων
- Προστασία άκρων: Κόψτε όλες τις άκρες φύλλων αλουμινίου, πολυανθρακικού ή υαλοΰφασματος με λαστιχένιο προφίλ U με διάσπαση (ελάχιστη ακτίνα 4 mm), ώστε καμία γυμνή άκρη να μην μπορεί να έρθει σε επαφή με τον αναβάτη σε πτώση.
- Διάκενο περιστροφής τιμονιού: Ελέγξτε την πλήρη περιστροφή του τιμονιού κατά 45 μοίρες ενώ συμπιέζετε την πιρούνα μέχρι το τέρμα της διαδρομής.
- Αερισμός και αντιθάμβωση: Προβλέψτε αεροτομικούς αγωγούς εισαγωγής τύπου NACA, κολλημένους στην επιφάνεια, και εξαερισμούς εξαγωγής στο υψηλότερο σημείο, αν χρησιμοποιείτε διαφανές παρμπρίζ, ώστε να αποφεύγονται η θόλωση και η υπερθέρμανση.
- Αποσπώμενοι συνδέσμοι: Τοποθετήστε μη δομικά καλύμματα με κοχλίες διάτμησης νάιλον M5 ή ελαστικούς αποσβεστήρες απομόνωσης, και όχι άκαμπτους χαλύβδινους σφιγκτήρες, πάνω σε λεπτοτοιχωματικούς σωλήνες πλαισίου.
