Чи варто аеродинамічні диски додаткової ваги?

У мене було враження, що важливе значення має зменшення ваги ваших коліс. Однак я зауважую, що багато надзвичайно високого класу аеродинамічних коліс насправді важчі, ніж дешевші диски того ж виробника.

Наприклад:

• Порівняно початкові годинники колеса EA90 SLX Easton мають 1398 грамів і близько 1000 доларів за пару, тоді як їх супер-висококласний EC90 TKO становить 1545 грамів за подвійну ціну.

• Колеса Kysrium Elite S Mavic 1520г і менше третини ціни на їх висококласні колеса Cosmic Carbone 80 на 1640г.

• 30 Clincher Zipp коштують лише 850 доларів за пару в 1655 г, тоді як їхні 808 Firecrest® Carbon Clinchers коштують 3000 доларів і важать 1730 г.

Очевидно, ціни, здається, підтримують ідею, що аеродинаміка має значення більше кількох сотень грам ваги, але в який момент додана вага компенсує виграш? Або важливість зменшення обертальної ваги завищена ?

Очевидно, ціни, здається, підтримують ідею, що аеродинаміка має значення більше кількох сотень грам ваги, але в який момент додана вага компенсує виграш?

Точний розрахунок буде залежати від загальної маси вас і вашого велосипеда, вашої швидкості, вітру, його кута, чи піднімаєтесь ви, на плоскості чи спуску, та швидкості, якою ви їдете (або від потужності, яку ви ' повторна здача). Однак ми можемо зробити оцінку багатьох з цих змінних, щоб отримати приблизну відповідь.

Скажімо, колеса аеро додають 100 грам загальної маси порівняно з колесами "запас", а взамін зменшіть площу перетягування, CdA, на 0,005 м ^ 2. Це покращення бального парку для досить аероколеса порівняно зі стандартним ободом коробки, хоча для надзвичайно добре сконструйованих коліс ви можете бачити подвоєну різницю (~ .01 м ^ 2) або більше, особливо під високим кутом позіхання.

Рівняння потужності для велосипеда добре зрозуміло і було дано у цій відповіді на велосипеди Stackexchange . Таким чином, для визначення точки, в якій бажано торгувати меншою вагою для аеродинамічного перетягування, ми можемо замінити відповідні значення маси, швидкості, нахилу тощо, і побудувати графік економії енергії, як це робиться тут.

На малюнку нижче порівнюється велосипед на 80 кг з велосипедом та зі стандартними боковими ободами та з велосипедом на 80,1 кг та з велосипедом з аерозолями. Ми припускаємо, що аерозольні диски заощаджують .005 м ^ 2 в області перетягування порівняно зі стандартними ободами. Три пунктирні лінії показують економію енергії для підйому на 5%, рівній дорозі та 5% спуску. Вісь x показує швидкість гонщика в км / год, тоді як вісь y показує економію легших коліс - коли пунктирна лінія вище суцільної горизонтальної нульової лінії, краще мати легші колеса; коли пунктирна лінія опускається нижче суцільної горизонтальної нульової лінії, краще мати більше аеродинамічних коліс.

Як бачите, лише для крутих підйомів на низькій швидкості краще мати легші колеса; однак для цього конкретного порівняння економії ваги та економії на аерозолі користь невелика, ніж ват. Зі збільшенням швидкості пунктирна лінія в кінцевому підсумку опускається нижче нуля, і стає краще вибрати економію на аерозолі.

Це було за крутий пагорб. На плоскості та під час спуску вам майже завжди буде краще з більш повітряними колесами.

Зауважимо, що економія електроенергії все ще відносно скромна. Під час гонок навіть невеликі переваги можуть нагромаджувати, щоб визначити перемогу чи програш, але для нормальної рекреаційної їзди ви можете мати на увазі величину легших коліс та більше аероколес, особливо якщо ваш бюджет обмежений. Тільки ви можете вирішити, чи є відносна вигода ефективною.

Я подумав, що я можу додати кілька додаткових коментарів до тих дуже хороших та всеосяжних прикладів сценаріїв аеро ваги, які Роберт надав минулого року.

Зокрема, динамічний сценарій прискорень по рівній місцевості, який є трохи складнішим за стійкий стан.

Дехто може подумати, що легкі колеса прискоряться краще, ніж важчі аероколеса, але це не обов'язково. Дійсно, скоріше навпаки, адже коли ви подорожуєте зі швидкістю, в споживанні енергії переважають два фактори; зміни кінетичної енергії (включаючи обертальну) і подолання значного і постійно зростаючого затягування повітря.

Якщо ви зменшите попит на енергію для подолання затягування повітря, то необхідна для цього енергія може бути використана для збільшення кінетичної енергії.

Незалежно від того, що це призводить до збільшення продуктивності, зменшується до стартової швидкості, як довго триває прискорення, а також величини аеродинамічної та масової різниці.

Я детально переглядаю це питання в цій публікації в блозі, яку я робив минулого року:

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2013/02/the-sum-of-parts.html

У цьому пункті я порівнюю 10-секундні довгі прискорення від нульової швидкості та зі стартовою швидкістю 30 км / год. У прикладах я використав типову аеродинамічну різницю, яку я виміряв між такими колесами, і перебільшена різниця в масі колеса 0,5 кг.

Результати побудовані на графіках.

Виявляється, якщо ви починаєте катання спринту зі швидкістю (в даному випадку 30 км / год), то важчі аеродромні колеса вперед виїжджають вперед і їх привід продовжує зростати. Важке аероколесо - це завжди кращий вибір у цьому сценарії (незважаючи на безліч інших факторів вибору коліс - про які я окреслюю у посиланні):

Однак це дещо відрізняється від мертвої зупинки, де легший наїзд на колесах має первинну перевагу, проте важчий аероколесо починає наздоганяти і переймає легшого велосипедиста приблизно через 7 секунд, а потім їде геть від легшого колеса .

Тож критик хот-догів із найближчими тупиковими поворотами представляє цікаву дилему і, можливо, може отримати користь від більш індивідуалізованої оцінки. Інакше, якщо гонки ніколи насправді не сповільнюватимуть все, що завгодно для кутів, то аероколесник майже завжди буде швидше та / або потребує меншої кількості енергії та прискорення швидше.

Звичайно, точний сценарій для будь-якого індивіда залежить від форми їх спринтерської сили проти часового сюжету, оскільки деякі гонщики мають більшу пікову потужність, деякі гонщики відчувають більш швидке згасання потужності тощо.

Принципи, однак, не змінюються, оскільки характер і загальна форма ділянок будуть подібними, оскільки енергозабезпечення фіксовано, і це стосується подолання загального кожного коефіцієнта потреби в енергії, тобто зміни кінетичної енергії, подолання вологозахисту, опору кочення , потенційні зміни енергії (сила тяжіння), тертя приводного руху. Потрібно менше енергії для одного, а більше - для інших.

У цьому пункті я також висвітлюю вплив різниць обертової маси колеса / моменту інерції, що виявляється таким малим фактором, що він майже незначний.

Я думаю, це залежить від курсу, яким ви їдете. Професіонали матимуть декілька колісних коліс та використовуватимуть різні колеса залежно від курсу, яким вони їздять протягом дня. Вага дійсно має велике значення лише в тому випадку, якщо ви піднімаєтесь або розганяєтесь. Тож для курсу з великою кількістю клімібінгу, де аеродинамічне перетягування все одно є мінімальним, вони часто обиратимуть дуже легку колісну колію без аеродинамічних коліс. Перебуваючи на плоских курсах і випробуваннях у часі, коли аеродинаміка дає більшу перевагу, вони будуть їхати з трохи важчими аеродинамічними колесами.

Нещодавно я зробив додатковий аналіз моделювання, про який було сказано в моїй попередній відповіді, на цей раз, використовуючи реалістичну криву виходу потужності для прискорень із стоячого старту та з двох сценаріїв старту кочення, замість припущених плоских 1000 Вт, використовуваних у попередній моделі.

Повне посилання тут: http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/the-sum-of-parts-ii.html

Але коротше кажучи, висновки ті самі, лише незначні відмінності в точному терміні, коли аеромобіль стає більш вигідним на стартовому старті. Якщо вже котиться по рівній місцевості, це завжди кращий вибір, і я додав третій сценарій, прискорення в гору від низької стартової швидкості (подумайте про критерій повороту внизу пагорба). У такому випадку аероколесо все одно виграє, якщо тільки фінішна лінія не наблизиться до повороту.

Зауважимо, що економія електроенергії все ще відносно скромна. Під час гонок навіть невеликі переваги можуть нагромаджувати, щоб визначити перемогу чи програш, але для нормальної рекреаційної їзди ви можете мати на увазі величину легших коліс та більше аероколес, особливо якщо ваш бюджет обмежений. Тільки ви можете вирішити, чи є відносна вигода ефективною.