Aerodynamika: pozwól powietrzu wyznaczać pytania
Stożki rakiet przebijają naddźwiękowe fale uderzeniowe, podczas gdy kolarz porusza się przez powietrze na poziomie morza przy liczbach Reynoldsa od 100 000 do 800 000. Przy prędkościach kolarskich tępa, zaokrąglona krawędź natarcia w połączeniu z łagodnie zwężającą się owiewką z tyłu oszczędza znacznie więcej watów niż ostro zakończony dziób.
Zacznij za siodłem, a nie przed przednią piastą
Kiedy majsterkowicze szkicują swój pierwszy rower inspirowany rakietami, intuicja zwykle umieszcza zamaszysty nos pocisku nad kierownicą. Jednak, jak Chester Kyle i David Gordon Wilson udokumentowali w Bicycling Science, około 70% do 80% oporu ciśnieniowego wyprostowanego kolarza pochodzi od turbulentnej strefy niskiego ciśnienia odrywającej się za tułowiem, biodrami i wirującymi tylnymi szprychami.
Co ważniejsze, dodanie powierzchni bocznej przed przednią powierzchnią styku opony przesuwa aerodynamiczny środek parcia przed oś sterowania. Gdy nagły podmuch wiatru bocznego uderza pod kątem odchylenia 15 stopni, owiewka z ciężarem z przodu działa jak chorągiewka odwrócona tyłem, aktywnie próbując wykręcić przednie koło od wiatru. Odpowiedzialna pierwsza modyfikacja nie zasłania więc przedniego koła i skupia się na lekkiej tylnej skrzynce, panelu wypełniającym trójkąt ramy lub zdejmowanej osłonie tylnego koła.
Tylna skrzynka z tektury Coroplast lub cienkiej sklejki brzozowej, wysunięta 450 mm za dolną część pleców kolarza, zmniejsza ssanie za strefą wiru i przesuwa powierzchnię boczną do tyłu, dla spokojniejszej stabilności przy wietrze bocznym.
Typowy CdA zwykłego roweru miejskiego spada z ~0,36 m² do ~0,31 m² przy 30 km/h, co daje oszczędność około 22 watów na płaskim asfalcie przy dodaniu zaledwie 1,1 kg masy statycznej.
Ścięcie ogona Kamma i równowaga środka parcia
Pełne kropli o wydłużeniu 4:1, zalecane w klasycznych tabelach NACA dla prędkości poddźwiękowych, stają się za rowerem zbyt długie: zahaczają o framugi garaży i dodają zbędnej powierzchni tarcia skórnego. Zgodnie z badaniami motoryzacyjnymi Wunibalda Kamma z lat 30. XX wieku, później zaadaptowanymi do ram z rurami o ściętym profilu w stylu UCI, obcięcie tylnej trzeciej części kropli na około 50% jej maksymalnej szerokości zachowuje większość odzysku ciśnienia, ponieważ martwa strefa za pojazdem tworzy „wirtualny ogon”.
Zasada kciuka w warsztacie: Utrzymuj geometryczny środek ciężkości rzutu powierzchni bocznej na środku rozstawu osi lub za nim. Przed testami na zewnątrz zawieś gotowy rower poziomo na jednym sufitowym sznurku w jego środku ciężkości i ustaw warsztatowy wentylator pod kątem 30 stopni od osi, aby zobaczyć, w którą stronę obraca się przód.
| Konfiguracja | Typowy CdA (m²) | Moc przy 32 km/h (płasko, bez wiatru) | Wrażliwość na wiatr boczny |
|---|---|---|---|
| Zwykły rower użytkowy (luźna kurtka) | 0.40 – 0.44 | ~215 W | Niskie, przewidywalne szarpanie |
| Pozycja szosowa + wąska kierownica + bagażnik ramowy | 0.30 – 0.33 | ~168 W | Bardzo łatwe do opanowania |
| Pozycja wyprostowana + tylna skrzynka + osłona tylnego koła | 0.26 – 0.29 | ~148 W | Stabilna jak chorągiewka; lekki docisk z tyłu |
| Pełnozabudowany rower leżący (wzorzec) | 0.06 – 0.09 | ~65 W | Wymaga starannego profilu ciała i trzech torów lub doświadczonego kierowcy |
Pomiar rzeczywistego oporu bez tunelu aerodynamicznego
Czas w tunelu w ośrodkach takich jak Silverstone Sports Engineering Hub kosztuje setki funtów za godzinę, a metoda Virtual Elevation Roberta Chunga pozwala cierpliwym domowym konstruktorom wykryć zmiany CdA rzędu 0,01 m² na cichej ślepej uliczce lub łagodnym wzniesieniu o świcie.
Jadąc wielokrotnie tą samą pętlą z naprzemiennymi prędkościami (na przykład 18 km/h na pierwszym okrążeniu i 34 km/h na drugim) oraz rejestrując dokładną prędkość koła za pomocą kontaktronu i moc na korbie, oprogramowanie takie jak Aerolab w GoldenCheetah odtwarza profil wysokościowy drogi. Tylko jedna kombinacja oporu toczenia (Crr) i pola oporu (CdA) sprawia, że wysokości na starcie i mecie zgadzają się zarówno na wolnych, jak i szybkich okrążeniach.
Lista kontrolna wykonania i montażu owiewek
- Ochrona krawędzi: Wszystkie krawędzie blachy aluminiowej, poliwęglanu lub włókna szklanego przytnij dzielonymi gumowymi profilami typu U (promień minimum 4 mm), aby żadna odsłonięta krawędź nie mogła dotknąć rowerzysty podczas upadku.
- Luz przy obrocie kierownicy: Sprawdź pełny obrót kierownicy o 45 stopni, ściskając przedni widelec do końca skoku.
- Wentylacja i przeciwdziałanie parowaniu: Zastosuj wloty powietrza typu NACA montowane równo z powierzchnią oraz wyloty wentylacyjne w najwyższym punkcie, jeśli używasz przezroczystej szyby, aby zapobiec parowaniu i przegrzaniu.
- Elementy odrywane: Mocuj owiewki niekonstrukcyjne nylonowymi śrubami ścinanymi M5 lub gumowymi tulejami izolacyjnymi, a nie sztywnymi stalowymi obejmami, do cienkościennych rur ramy.
