Aerodinamik jantlar ek ağırlığa değer mi?


13

Tekerleklerinizin ağırlığının azaltılmasının önemli olduğu izlenimindeydim. Bununla birlikte, son derece üst düzey aerodinamik jantların birçoğunun aynı üretici tarafından daha ucuz jantlardan daha ağır olduğunu fark ediyorum.

Örneğin:

Açıkçası fiyatlar, aerodinamiklerin birkaç yüz gramdan fazla ağırlık önemli olduğu fikrini destekliyor gibi görünüyor, ancak eklenen ağırlık hangi noktada kazancı dengeliyor? Yoksa dönme ağırlığını azaltmanın önemi abartılmış mı?


2
Tekerlek dönme ağırlığı, bisikletin başka yerlerindeki ağırlığın en fazla iki katı hızlanmayı etkiler: physics.stackexchange.com/questions/18725/… - bicycles.stackexchange.com/questions/7428/…
freiheit

@ freiheit Yani sanırım sürüklemedeki bir düşüşün ağırlığı 100g'dan fazla olan 2000 $ 'dan fazla.
user229044

2
Aero pozisyonda daha uzun süre kalma kabiliyetine sahip hafif bir gövde, herhangi bir tekerleğe göre daha faydalı olacaktır. Sıkı oturan bir forma bile daha fazla fayda sağlayacaktır!

1
@ user11312 Bir bileşenin ağırlığını birkaç gram azaltmak için X tutarında Euro harcayan bu F1 ekibine ne dersiniz? Ve sonra Jenson Button sakal bırakıyor :)
Bernhard

Tekerlekler zaten patladığında ağırlıkları hiçbir fark yaratmaz, ancak yüksek hızda aero olmak önemlidir. Bu nedenle, hafif tekerlekler hızlanmayı hızlandıracak, ancak daha fazla aero tekerlek yüksek hızda seyir yapmayı kolaylaştıracak, ancak ağırlık bu yeteneği hiç etkilemeyecek.
Rilakkuma

Yanıtlar:


15

Açıkçası fiyatlar, aerodinamiklerin birkaç yüz gramdan fazla ağırlık önemli olduğu fikrini destekliyor gibi görünüyor, ancak eklenen ağırlık hangi noktada kazancı dengeliyor?

Kesin bir hesaplama, sizin ve bisikletinizin toplam kütlesine, hızınıza, rüzgârınıza, açısına, tırmanıyor olmanıza, düz veya inişe ve gittiğiniz hıza (veya gittiğiniz güce) bağlı olacaktır. dışarı koymak). Ancak, yaklaşık bir cevap almak için bu değişkenlerin çoğunun basketbol sahası tahminlerini yapabiliriz.

Diyelim ki aero tekerlekler "stok" tekerleklere kıyasla 100 gram toplam kütle ekliyor ve karşılığında sürükleme alanınızı (CdA) .005 m ^ 2 azaltıyor. Bu, standart bir kutu jantına kıyasla makul bir aero tekerlek için bir basketbol sahası iyileştirmesidir, ancak son derece iyi tasarlanmış tekerlekler için, özellikle yüksek yalpa açılarında bu farkı (~ .01 m ^ 2) veya daha fazlasını iki katına görebilirsiniz.

Bir bisikletin güç denklemi iyi anlaşılmıştır ve bu Bicycles Stackexchange cevabında verilmiştir . Böylece, aerodinamik sürtünme için daha düşük ağırlıkta takas yapmanın tercih edileceği noktayı belirlemek için, burada yapıldığı gibi, kütle, hız, eğim vb. İçin uygun değerleri değiştirebilir ve güç tasarruflarını çizebiliriz.

Aşağıdaki şekilde 80 kg binici artı standart kutu jantlı bisiklet ve 80,1 kg binici artı aero jantlı bisiklet karşılaştırılmaktadır. Aero jantların standart jantlara kıyasla sürükleme alanında .005 m ^ 2 tasarruf ettiğini varsayıyoruz. Üç noktalı çizgi% 5'lik tırmanış, düz bir yol ve% 5 iniş için güç tasarrufu gösterir. X ekseni, sürücünün hızını km / s olarak gösterirken, y ekseni daha hafif tekerlekler için tasarruf gösterir - noktalı çizgi düz yatay sıfır çizgisinin üzerinde olduğunda, daha hafif tekerleklere sahip olmak daha iyidir; noktalı çizgi düz yatay sıfır çizgisinin altına düştüğünde, daha aerodinamik tekerleklere sahip olmak daha iyidir.

ağırlık ve aero drag karşılaştırması

Gördüğünüz gibi, sadece düşük hızda dik tırmanışlar için daha hafif tekerleklere sahip olmak tercih edilir; bununla birlikte, ağırlık tasarrufları ile aero drag tasarruflarının bu özel karşılaştırması için fayda küçüktür, watttan daha azdır. Hız arttıkça, noktalı çizgi sonunda sıfırın altına düşer ve aero tasarrufu tercih etmek daha iyi olur.

Bu dik bir tepe içindi. Dairede ve inişlerde, daha fazla aero jantla neredeyse her zaman daha iyi olacaksınız.

Güç tasarrufu hala nispeten mütevazıdır. Yarış yaparken, zaferi veya kaybı belirlemek için küçük faydalar bile tahakkuk edebilir, ancak normal eğlence sürüşleri için, özellikle bütçeniz sınırlıysa, daha hafif tekerleklerin daha fazla aero tekerleğe karşı büyüklüğünü göz önünde bulundurmak isteyebilirsiniz. Göreli faydanın maliyet etkin olup olmadığına yalnızca siz karar verebilirsiniz.


5

Robert'ın geçen yıl sağladığı aero v weight senaryolarının çok iyi ve kapsamlı örneklerine bazı ekstra yorumlar ekleyebileceğimi düşündüm.

Özellikle düz arazideki ivmelenmelerin dinamik senaryosu, bu da kararlı durum döngülerinden biraz daha karmaşıktır.

Bazıları hafif tekerleklerin daha ağır aero tekerleklerden daha iyi hızlanacağını düşünebilir, ancak durum böyle olmayabilir. Gerçekten de tam tersi doğrudur, çünkü bir kez hızda seyahat ettiğinizde, enerji talebine iki faktör hakimdir; kinetik enerjideki değişiklikler (dönme dahil) ve önemli ve sürekli artan hava sürüklenmesinin üstesinden gelmek.

Hava sürüklenmesinin üstesinden gelmek için enerji talebini azaltırsanız, bunun için gereken enerji kinetik enerjiyi arttırmak için kullanılabilir.

Bunun bir performans kazancı ile sonuçlanıp sonuçlanmadığı başlangıç ​​hızına, ivmenin ne kadar sürdüğüne ve aerodinamik ve kütle farklılıklarının büyüklüğüne iner.

Geçen yıl yaptığım blog yazısında bu konuyu biraz ayrıntılı olarak inceliyorum:

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

Bu maddede, sıfır hızdan ve 30km / s başlangıç ​​hızından 10 saniyelik uzun ivmeleri karşılaştırıyorum. Örneklerde, bu tür tekerlekler arasında ölçtüğüm tipik bir aerodinamik fark ve 0,5 kg tekerlek kütlesinde abartılı bir fark kullandım.

Sonuçlar grafiklerde çizilir.

Sprint hızını yuvarlanmaya başlıyorsanız (bu durumda 30km / s), daha ağır aero tekerlek binicisi hemen öne doğru ilerler ve kurşunları büyümeye devam eder. Daha ağır aero tekerlek her zaman bu senaryoda daha iyi bir seçimdir (diğer tekerlek seçim faktörlerinin sayısız olmasına rağmen - bağlantılı yazıda ana hatlarıyla belirtiyorum):

Hafif v aero tekerleklerin hızlanmaya başlaması

Bununla birlikte, daha hafif tekerlek sürücüsünün başlangıç ​​avantajına sahip olduğu ölü bir duraktan biraz farklıdır, ancak daha ağır aero tekerlek sürücüsü yakalanmaya başlar ve yaklaşık 7 saniye sonra hafif tekerlek binicisini alır ve daha sonra hafif tekerlek binicisinden uzaklaşır .

Hafif v aero tekerleklerin hızlanmaya başlaması

Bu yüzden, yakın durma dönüşlerine sahip bir sosisli sandviç eleştirisi ilginç bir ikilem sunuyor ve belki de daha kişiselleştirilmiş değerlendirmeden faydalanabilir. Eğer yarış asla köşeler için gerçekten bu kadar yavaşlamıyorsa, bir aero tekerlek neredeyse her zaman daha hızlı olacak ve / veya daha az enerji gerektirecek ve daha hızlı hızlanacaktır.

Tabii ki herhangi bir birey için kesin senaryo, bazı sürücüler daha yüksek bir tepe gücüne sahip olduğundan, bazı sürücüler daha hızlı bir güç kaybolduğu vb.

Bununla birlikte, enerji arzı sabitlendiğinden ve her bir enerji talep faktörünün toplamının, yani kinetik enerji değişimlerinin, hava sürüklenmesinin üstesinden gelmesinin, yuvarlanma direncinin üstesinden geldiği için, parsellerin doğası ve genel şekli benzer olacağından prensipler değişmez. , potansiyel enerji değişiklikleri (yerçekimi), aktarma organları sürtünmesi. Biri için daha az enerji, diğerleri için daha fazla enerji gerekir.

Bu maddede, dönme tekerleği kütlesi / atalet momenti farklılıklarının etkisini de kapsıyorum, bu da çok küçük bir faktör olduğu ortaya çıkıyor, neredeyse ihmal edilebilir.


4

Bence bu, sürdüğünüz rotaya bağlı. Profesyoneller birden fazla tekerlek setine sahip olacaklar ve gün boyunca sürdükleri rotaya bağlı olarak farklı tekerlekler kullanacaklar. Kilo, sadece tırmanışta veya hızlanırken büyük bir fark yaratır. Bu nedenle, aerodinamik sürtünmenin en azından minimum olduğu çok fazla iklim içeren bir kurs için, genellikle aerodinamik jantlar olmadan çok hafif bir tekerlek takımı seçeceklerdir. Aerodinamiklerin daha fazla avantaj sağladığı düz parkurlarda ve zaman denemelerinde hafif ağır aerodinamik tekerleklerle gidecekler.


1
Yan rüzgar da bir sorundur.
Daniel R Hicks

3

Geçenlerde önceki cevabımda atıfta bulunulan modelleme hakkında biraz daha analiz yaptım, bu sefer daha önceki modelde kullanılan varsayılan 1000W yerine ayakta durma başlangıcından ve iki yuvarlanma başlangıç ​​senaryosundan ivmeler için gerçekçi bir güç çıkış eğrisi kullanıyordum.

Tam bağlantı burada: http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/the-sum-of-parts-ii.html

Ancak kısacası, sonuçlar aynıdır, aeroların ayakta dururken daha avantajlı hale geldiği zamanlamadaki küçük farklılıklar. Zaten düz arazide yuvarlanıyorsa, her zaman daha iyi bir seçimdir ve üçüncü bir senaryo ekledim, düşük bir başlangıç ​​hızından bir tepeye hızlanma (tepenin altındaki bir U dönüşü düşünün). Bu durumda, bitiş çizgisi dönüşe yakın olmadığı sürece aero tekerlek hala kazanır.


1

Güç tasarrufu hala nispeten mütevazıdır. Yarış yaparken, zaferi veya kaybı belirlemek için küçük faydalar bile tahakkuk edebilir, ancak normal eğlence sürüşleri için, özellikle bütçeniz sınırlıysa, daha hafif tekerleklerin daha fazla aero tekerleğe karşı büyüklüğünü göz önünde bulundurmak isteyebilirsiniz. Göreli faydanın maliyet etkin olup olmadığına yalnızca siz karar verebilirsiniz.


Normal eğlence bisikletleri için, bir çift tekerlek için gidecek 1500 dolar alabilir ve kendinize üç çok iyi bisiklet satın alabilirsiniz. Ya da, bir bisiklet satın alın ve paranın geri kalanını, vade sonunda bisikletin yerini alacak olan bir yatırım fonuna koyun, geri kalanı üçüncü bir bisiklete hazırlık için yeniden yatırıldı.
Kaz
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.