При ходьбе воздух разреженный. Но кажется, что он становится толще по мере того, как велосипедист ускоряется. Попытка поддерживать скорость выше 40 км / ч превращается в битву с природой. А скорости выше 50 км / ч предназначены исключительно для чемпионов мира. Есть название для сопротивления воздуха, которое строится в соответствии с квадратом скорости - это сопротивление.
И это измеряется числом, коэффициентом лобового сопротивления. Для большого автобуса с квадратным фасадом этот показатель составляет 0.8. Хороший шоссейный велосипед плюс гонщик дает больше сопротивления при 0.88, но с аэродинамическими рулями он лучше, чем автобус, при 0.70. Цифра для сферы - 0.47, летающей птицы - 0.40 и обтекаемого автомобиля Tesla - 0. 24. Но естественным чемпионом является дельфин с коэффициентом сопротивления подводной смоченной области 0.0036.
Есть три фактора, лежащих в основе низкого сопротивления дельфина: форма, гладкость и площадь лобовой части. Велосипедные инженеры сосредотачиваются на тех же аспектах в поисках цикла, который будет рассекать воздух, как пуля. К сожалению, люди не имеют формы пули, а это означает, что всадник создает до 80% сопротивления. Стремясь уменьшить сопротивление до размера, всадник, который соревнуется с часами, может имитировать дельфина - с обтекаемым шлемом, гладким скафандром и положением на байке, которое обеспечивает меньшую фронтальную площадь для ветра.
Предположим, ваша любимая гонка - гонка на время на 40 км. Вы можете сэкономить до трех минут, используя более длинный стержень и перекладины из бычьего рога. У вас будет меньше фронтальная область с более плоскими руками, а поток воздуха через вашу опущенную спину ускорится. Осторожно - здесь мы не говорим о комфорте, так что привыкайте к своей новой позиции TT. Следующим логическим шагом будет аэро клипса с чашками для поддержки предплечий. Фронтальная зона сужена настолько, что ваши локти находятся вместе, так что грифы могут занять до двух минут от вашего личного рекорда на вашей любимой 40-километровой дистанции. Вскоре вы привыкнете большую часть времени управлять своим телом, используя бычьи рога только для отталкивания от линии старта, а также сложных технических поворотов и подъемов.
Хорошо, теперь передняя часть кабины напоминает карибу с рогами, но у вас есть новый личный рекорд, которым можно похвастаться. У нас есть оптимальная форма, и теперь нам нужно подумать о поверхности. Хороший обтекаемый шлем плюс кожаный костюм могут доставить вас домой на две-три минуты раньше. В пятидесятые годы велогонщики носили морщинистые шерстяные футболки, повсюду карманы и запасные трубочки на груди. Это звучит как рецепт сопротивления, создаваемого турбулентностью, поскольку каждый выступающий элемент разрушает воздушный поток пограничного слоя над телом гонщика. Сегодня гладкость - это все, и профессионалы носят шлемы с закрытыми козырьками для одиночных поездок.
Мы сделали все, что могли, чтобы снизить сопротивление на 80%, и теперь мы должны взглянуть на оставшиеся 20%, а именно на раму и колеса. Здесь мы экономим секунды, а не минуты, согласно изречению известного британского тренера Дэйва Брейлсфорда: «совокупность незначительных достижений». Если вы понесете много крошечных потерь в лобовом сопротивлении, они объединятся, чтобы получить полезное преимущество.
Ключевой момент в аэрореволюции наступил в 1984 году, когда «Чекко» Мозер на час преодолел 51-километровый барьер в разреженном воздухе Мексики. Каждый аспект его сопротивления был исследован в аэродинамической трубе, и незначительный выигрыш был получен за счет штанги из бычьего рога, дисковых колес, кожаного костюма и кожаной шляпы, а также галош. Некоторые из комплектов Мозера с тех пор устарели. Сегодня его глубокая верхняя труба «забавного велосипеда» имеет слишком большую площадь спереди, чтобы угодить дизайнерам, а меньший передний диск создает проблемы с управлением, особенно при боковом ветре. Еще один ключевой момент произошел в 1989 году, когда Грег Лемонд победил Лорана Финьона в финальной короткой гонке на время Тур де Франс. После тысячи километров отрыв победителя составил восемь секунд. А некоторые комментаторы объясняют поражение Финьона его прической в виде конского хвоста!
Когда среди рядовых велосипедистов началась аэрореволюция, первыми предметами турбулентности, которые вылетели из воздушного потока, были тормозные тросы. Приклеенные к рулям и пропущенные через раму, они давали незначительную потерю сопротивления и позволяли гонщику и байку на несколько секунд быстрее преодолевать 40 км / с. Затем появилась скульптурная карбоновая рама. Сопротивление любой конструкции можно было проверить в аэродинамической трубе, и форма следовала за формой, которая сохраняется и по сей день. В 2019 году байк с карбоновым каркасом для бюджетного члена клуба обладает функциями борьбы с сопротивлением, которые были бы невозможны десять лет назад.
Лучшие профессиональные велосипеды для гонок на время не идут на компромиссы в отношении комфорта. Если вы можете позволить себе такой байк, возможно, вы сможете улучшить свой личный рекорд за пару минут. Каждая часть рамы спроектирована так, чтобы иметь гладкий профиль крыла и низкую лобовую поверхность, поэтому «верхняя труба» рамы расположена горизонтально. Чтобы уменьшить турбулентность, такие компоненты, как тормоза, защищены от ветра частями рамы. Крутой угол подседельного штыря позволяет водителю «справляться с работой» в оптимальном положении. «Подседельная труба» плавно отводит воздушный поток по обе стороны от заднего колеса, как и короткие жесткие перья сиденья. И давайте не будем забывать о плавном аэродинамическом баллоне, который может стоить 30 секунд на дистанции 40 км. Мотоцикл TT с карбоновыми колесами, аэродинамическими рулями и всадником в кожаном костюме и шлеме с забралом показал коэффициент лобового сопротивления, почти соответствующий Tesla: 0.244. Это было при испытаниях в аэродинамической трубе. UCI запретил меры сопротивления, такие как положение «Супермена» с вытянутыми руками вперед, что дало коэффициент сопротивления 0.18. Но сложно понять, куда ты идешь!
Теперь мы подошли к вращающимся компонентам комбинации велосипедист-гонщик: шатунам, педалям и колесам. Стандартное велосипедное колесо с коробчатым ободом и 36 спицами - кошмар для аэродинамика. Это чудо силы, способное выдержать вес, в 300 раз превышающий его собственный, но, мальчик, он создает сопротивление! Купите заднее дисковое колесо, и вы пересечете финиш на полминуты раньше.
Меньшее количество плоских спиц поможет, но наибольший недисковый маржинальный выигрыш дает глубокий карбоновый обод с аэродинамическим сечением - чем глубже, тем лучше. Он спроектирован для работы как аэродинамический агрегат с установленной шиной - каплевидная секция. Хорошая колесная пара ICAN может сократить почти такое же сопротивление, как диск, с дополнительной безопасностью, заключающейся в том, что машина не будет дергаться при боковом ветре. Исследования продолжаются в области карбоновых колес с многообещающей конструкцией с глубокими ободами с тремя и двумя спицами. Доверяйте своим чудакам. Ведущие бренды уже оптимизированы для минимального сопротивления. Используйте галоши, чтобы прикрыть все предметы, которые создают сопротивление, когда ваши ноги вращаются со скоростью 85 об / мин. И используйте самые маленькие педали, какие только сможете найти.
Планируя велосипед своей мечты, думайте о мелочах. Множество мелких изменений дают большой результат. Низкий лобовая часть, форма крыла и гладкие поверхности без турбулентности снижают сопротивление. А меньшее сопротивление означает, что у вас есть лишние ватты мощности, что приводит к более высокой скорости и лучшей производительности. И это не так уж и тяжело, не так ли?