Dağ inişlerinde fren yapmadan ılımlı hız yapan cihazlar var mı?


13

Ormanların boynumda oldukça önemli olan bazı dağ inişleri var: 600 metre dikey olarak ortalama% 7 dereceli, çok fazla eğri ve çukur gibi diğer engellerle. Tipik olarak yüzey makul kalitede asfalttır; Tur bisikletim var.

Frenleme ihtiyacını azaltmak için (örneğin, bir arabada vites küçültme) hızımı azaltmak için teknikler veya araçlar olup olmadığını merak ediyorum.

Zarfın arkası olan bir hesaplama olarak, 110 km'lik bir binici / bisiklet sistemini 50km / saatte veya yaklaşık 13 metre / saniyede% 7'lik bir dereceye kadar düşünün. Kaliteden dolayı, her yatay 13m için dikey olarak 0.91m iner; bu nedenle, her saniye, 1101 m'lik bir kütlenin 0.91 m'yi düşüren potansiyel enerjisi, bisiklet ve sürücü sistemine eklenir ve hızlanmamak için uzaklaştırılmalıdır. Bu potansiyel enerji ( U = mgh ) yaklaşık 980 jul; yani, bisikletçi hızlanmamak için yaklaşık 1kW tüketmelidir.

Bu beni şaşırtıyor; çevreye dökülmek çok fazla enerji gibi görünüyor. Ancak, yarışçıların benzer hızlara ulaşmak için yarışçılar tarafından üretilebilecek şeylerle eşittir.

Nasıl hesaplayacağımı bilmediğim şey, yavaşlayan bir cihazın ne kadar fazladan tüketmesi gerektiğini gerçekten bilmek için hava sürüklemesi, bisiklette mekanik sürtünme, yuvarlanma direnci vb.

Düşündüğüm bir şey bir dinamo merkeziydi; ancak bunlar 5 watt'tan daha az tüketiyor gibi görünüyor, bu da gerçek bir fark yaratmayacak.

(Sürekli olarak fren yapmamam gerektiğini bildiğimi eklemeliyim. Sorum, yapabileceğim veya bisiklete ekleyebileceğim ek hız olup olmadığı hakkında.


1
Arazi (yokuş aşağı) veya yol (asfalt) mı?
heltonbiker

1
Asfalt, ve ben bir tur çerçevesine (yani, az ya da çok yol bisikleti).
Reid

2
Saf meraktan, neden frenlerinizin iyi yapması gereken bir şey için bir çözüm bulmaya çalışıyorsunuz?
Jack M.

Eminim ki dağdan inmeden fren yapamazsınız.

Jack, frenler “iyi değil”. 1-2.000 fit inişte fren yapmaya devam etmek sıkıcı. Çalışıyorlar, ancak terminal hızım daha makul olsaydı çok daha keyifli bir yolculuk olurdu. Adrenalin için değilim; diğerleri olabilir.
Reid

Yanıtlar:


17

Sorunuzun iki kısmı ve iki yanıtı var. Sorunuzun ilk kısmı, inişlerde hızı hızlandıracak aygıtlar olup olmadığıdır. Bu, iki kişilik bisikletlerle (ve bazen yüklü turlar için tasarlanmış bisikletlerle) sık karşılaşılan bir sorundur. Birçok tandeme özgü arka göbek, üzerine "sürükleme freni" monte edilebilen dişli bir sol tarafa sahiptir. Tipik olarak bir kampanalı fren, az miktarda sürükleme için ayarlanabilir; jant frenleri, durmak için birincil fren olarak tutulur. Kampanalı frenin avantajı, janttan uzak olması (janttaki aşırı ısınmanın tüp veya lastik için ciddi sonuçları olabileceğinden) ve yüksek ısı kapasitesine sahip olmasıdır. Artık üretilmemiş olsa da, saygıdeğer ve saygıdeğer Arai Tandem Kampana freni buna bir örnektir.

İkinci sorunuz bisikletin sürüklenme talebini nasıl tahmin edeceğinizle ilgili. Bu iyi anlaşılmış, belki de daha az bilinen bir sorundur ve Wilson ve Papadopoulos'un Bisiklet Bilimi Bölüm 2'sinde tartışılmaktadır.. Tahmin ettiğiniz gibi, potansiyel enerji bileşeni başka bir yerde sürükleme ile dengelenmelidir: aero sürükleme, frenleme veya yuvarlanma direnci. Terminal hızı, potansiyel enerji kaybının başka yerlerde üretilen çekme kuvvetlerini tam olarak dengelediği noktada elde edilir. Yuvarlanma direnci katsayısı (Crr) tam olarak eğim gibi ölçeklenir, bu nedenle% 1'lik eğimdeki değişim tam olarak .01 değerindeki Crr'deki değişiklik gibidir. Ne yazık ki, bu amaçla, kayda değer ekstra sürükleme için Crr'ye güvenemeyeceksiniz - genellikle, Crr yaklaşık .004 ila belki .01 arasında değişir. Bu nedenle, teorik anlamda yuvarlanma direncini hesaba katmanız gerekse de, pratik anlamda, maddeye çok az enerji harcar. Bükülmüş bir inişte Crr'yi artırmak için lastikleri söndürmek sadece yetersiz değil, aynı zamanda kötü bir fikirdir.

Aero sürüklemesi daha kolay manipüle edilebilir, ancak etkinliği sınırlıdır. Tipik bir yol bisikletindeki tipik bir bisikletçi için sürükleme alanı (tipik olarak ön yüzey alanı, A ve aerodinamik sürükleme katsayısı Cd ile gösterilir), yaklaşık 3 metrekare (kabaca, 3 feet kare) arasında değişecektir. belki .5 metrekare veya daha yüksek. Aerodinamik sürtünme kuvveti hava hızının karesine göre değişir (kuvvet hava hızının karesine göre değiştiğinden, bu gücün üstesinden gelmek için talep edilen güç hız küpüne göre değişir), böylece oturmak, bir ceketi açmak ve kollarınızı ve bacaklarınızı genişletmek ekleyebilirsiniz. bazı CdA; ancak, nadiren ~ .2 metrekareden fazla.

Bu, frenlemeyi, yani potansiyel enerjinin kinetik yollarla ısıya dönüşmesini ve yukarıda tarif edildiği gibi bir çekme freninin yerini bırakır.


Teşekkürler! Yüzey alanına göre watt cinsinden sürüklenmeyi tahmin etmeme yardımcı olabilecek herhangi bir çevrimiçi kaynak biliyor musunuz? Bir sürükleme kuvveti veren hesaplamalar sunan bazı kaynaklar (örneğin, my.execpc.com/~culp/rockets/descent.html ) buldum , ancak bunu watt'a nasıl dönüştüreceğimizi bilmiyorum. Yoksa sorunu yanlış mı çerçeveliyorum?
Reid

Sorunuzun kısa cevabı, sürükleme kuvvetinin güce nasıl dönüştürüleceğidir ve bu basittir. Sürükleme kuvvetini Newton'a dönüştürün, ardından metre / saniye cinsinden hız ile çarpın. Bir watt Newton metre / sn'dir, bu nedenle 10 m / s'de seyahat ediyorsanız ve örneğin 3 kg sürükleme "kuvveti" yaşıyorsanız, sadece Newton'a dönüştürürsünüz ve hızla çarparsınız. Bu 3 * 9.8 m / sn ^ 2 * 10 m / s = ~ 300 watt. Uzun soru, bisiklet üzerindeki sürükleme alanının nasıl tahmin edileceğidir. Cevap uzun (ve 10'dan az açıklama kaldığım var) bu yüzden muhtemelen kendi sorusunu hak ediyor. Sor ve ben cevaplayacağım.
R. Chung

@Reid, Temel olarak, şöyle bir şey sorun: "Belirli bir hızda bir tepeden aşağı inerken sürükleme kuvveti miktarını veya belirli bir hızda düz ya da bir tepeye binmek için gereken güç miktarını tahmin etmek istiyorum Tüm çevrimiçi hesap makineleri yuvarlanma direnci veya aerodinamik sürtünme katsayılarını varsayarlar veya onlar için tahminlerim olduğunu varsayarlar. Bu varsayımları nasıl yaparlar veya bu tahminleri kendim nasıl yapabilirim? "
R. Chung

tamamlandı ( bicycles.stackexchange.com/questions/9938 ); önerdiğiniz için teşekkürler!
Reid

12

Ne tür bir bisiklet kullandığınızı söylemiyorsunuz, ancak yardımcı olacak bazı basit şeyler var.

  1. Oturmak ve vücudunuzu mümkün olduğunca genişletmek önemli miktarda sürükleme sağlayacaktır. Ayrıca bir ceket giyebilir ve 7/8 açabilirsiniz, böylece rüzgarı yakalar.
  2. Lastik basıncınızı biraz düşürün. O kadar düşük gitmeyin, stabiliteyi kaybedersiniz, ancak 105psi ve 120psi arasındaki yuvarlanma direnci bir fark yaratacaktır
  3. Yuvarlanma direnci yüksek lastikleri bulun. Bu veriler için bisiklet türünüze bağlı olarak bir dizi kaynak vardır.
  4. Doğrudan ilgili değil, ancak uygun fren balataları ve jantlar / rotorlar kullandığınızdan emin olun. Bazıları uzun dekaralarda diğerlerinden daha iyidir.

Hızla inmeyi öğrenmek veya daha yavaş bir bisiklete geçmek gibi açık yorumlar da var.


“Hızla inmeyi öğrenme” ile ilgili olarak, bu inişler üzerindeki doğal denge 40-50 MPH'dir. Kaydedilen hız sınırı 25 MPH'dir, bu da sıkı eğriler göz önüne alındığında oldukça makuldür. Uçurumların üstünde ve genellikle yolculuğun en dik kısımları olan bu tür eğrileri patlatmak gibi bir arzum yok. Böylece, temel nokta, genel olarak daha yavaş bir şekilde alçalmak yerine, düzlüklerde 50MPH'ye hızlanmak ve eğrilere girmeden önce keskin bir şekilde fren yapmak zorunda kalmamdır. (Benzer şekilde, rotalar o kadar diktir ki “yavaş” bir bisikletin pratik etkisi az olacaktır.)
Reid

Stefan iyi bir cevap verdi. Ciddi anlamda? Bisikletinize bir şeyler eklemek mi istiyorsunuz ... ve kalkmak zor mu?

2
Her neyse, neden inişli çıkışları yavaşlatmak için bisikletime bir şeyler ekleyeyim; beni her yerde yavaşlattığında?

Lastik basıncının 120 psi'den 105psi'ye düşürülmesi ile ilgili 2. noktaya gelince: pürüzsüz yüzeylerdeki ölçümler, basınç arttıkça Crr'nin azaldığını gösterir, bu yüzden haklısınız: düşürme basıncı yuvarlanma direncini artıracaktır. Mutabakat, çok pürüzsüz olmayan yüzeylerde, ölçümlerin basınç ve Crr arasında "V" şeklinde bir ilişki göstermesidir, böylece bazen düşürme basıncı aslında Crr'yi azaltır. İlginç bir şekilde, "V" simetrik görünmemektedir, bu nedenle "optimal" basınçtan biraz fazla olmak Crr'yi biraz altında olmaktan daha fazla arttırır. Ne yazık ki, "optimal" yol yüzeyine bağlıdır.
R. Chung

6

Bazı elektrikli bisikletlerde rejeneratif frenleme vardır . Aklınıza gelebilecek tek şey, sorunuzu cevaplamaya yaklaşıyor.

Teorik olarak, yavaşlamak için paraşüt gibi bir şey kullanabilirsiniz, ancak bu çok fazla sorun yaratacaktır (yan rüzgarlar, oluk arka tekerleğe dolanmak, artık ihtiyacınız olmadığında oluğu geri çekmek zorunda kalmak vb.).


5

Hızı kontrol etmek için bir CİHAZ istiyorsanız, bazı tandemlerde (iki kişilik bisikletler) "Sürükle Freni" adı verilen özel bir fren sistemi bulunur. Tandem frenlerdeki Sheldon Brown sayfasından:

Sürtünme Kontrolü Sürükleme Freni

En yaygın ve en tatmin edici sistem, her bir geleneksel fren koluna bir tane olmak üzere jant frenlerini kurmak ve göbek frenini sürtünme tipi bir vites değiştirici değiştiriciyle çalıştırmaktır. Bu bir "Barcon", dağ bisikleti tipi bir başparmak değiştirici veya bir Sun Tour Command Shifter olabilir.

Sürtünme tipi vites değiştirici, kaptanın göbek freni kontrolünü bıraktığında bile, istenen miktarda sürükleme uygulamak için göbek frenini ayarlamasına izin verir. kaptan daha sonra bisikletin hızını değiştirmek ve gerektiğinde durmak için jant frenlerindeki iki elinizi de kullanır.

En basit strateji jant + göbek frenli bir arka tekerlek kullanmak olsa da, biri gidon kolu ve diğeri sürtünme değiştirici için olsa da, sürükleme frenleri olarak kullanmak için bazı özel göbekler vardır (büyük olasılıkla hantal ve zor olsalar da) bulmak). Google'da bulduğum modellerden biri Arai Kampanalı Fren (üretim dışı).


Sürtünme frenini gerçekleştirmek için mekanik disk freni ve parmak kaydırma kolu çalışabilir mi? Şanzımanları indekslemek isteyeceğinizden şüpheliyim, ancak endeksleme yapmayan biri disk freninde 'sabit' bir frenleme kuvveti ayarlamanıza izin verirken, yine de durmak için jant frenlerini / ön disk frenini
ayırır

1
@Reid - bu çözüm ilginizi çekecek bir şey olur mu? Yoksa hazır çözümlerle mi sınırlıydınız?
Ehryk

@Ehryk Fikir, ikinci freni etkinleştirmek için sürtünme kaydırıcıyı uyarlamaktır. Hareketsiz durumda normal frenler ve normal vites değiştiriciler vardır. Yokuş aşağı ilerlediğinizde, sürtünme kaydırıcıyı istenen frenleme kuvvetine çevirirsiniz ve bu sabit kuvveti uygular (kol pozisyonda kaldığı için), eller normalde fren de dahil olmak üzere başka bir şey yapmakta özgürdür. frenler veya düzenli vites değiştirme sistemi ile vites değiştirme.
heltonbiker

Anladım - tambur modelleri artık üretilmediğinden, modern bir disk freninin (mekanik veya hidrolik) bu amaca hizmet edip edemeyeceğini soruyorum. Daha sonra jant frenleri veya arka jant / ön disk durdurma gücü eklemekte serbesttir.
Ehryk

1
Motorlu taşıtlarda, güç ve dönme ağırlığı endişelerinin durdurulması tercih edilir; bununla birlikte, çok daha iyi ısı dağılımı nedeniyle tamburlar büyük yarı kamyonlarda (dümensiz tekerlekler) tercih edilir. Disk frenlerini, hidrolik sıvısını bükmeden ve / veya kaynatmadan önce tamburları yapabildiğiniz sürece 'süremezsiniz'. Ancak bisikletler için uygun olabilirler.
Ehryk

3

İstediğinizi yapmak için hazır bir cihaz duymadım. Düşünebileceğim tek şey, fan veya manyetik direnç cihazını bir eğitim standından veya silindirlerden almak ve bir şekilde açılabilecek ve kapatılabilecek şekilde takmaktır. Veya daha da iyisi, yanında manyetik alan arttıkça direnç artacak şekilde bir elektromıknatıslı bir alüminyum volan bulunan bazı egzersiz bisikletlerinde kullanılan gibi bir teçhizat elde etmek olabilir. (Teoride volan yerine derin bir alüminyum jant kullanılabilir.)

Ancak bunlardan herhangi birini yapmak için parçaları bir yerden kurtarmanız ve ardından bazı atölye işleri yapmanız gerekir.

Aksi takdirde, muhtemelen durumunuzdaki en iyi çözüm disk frenli bir bisiklettir.


2

Bir hile oluğu inşa edebilir ya da satın alabilirsiniz. Çok fazla tartmak gerekmez, bir metre kare yırtılmaz naylondan ve birkaç metre ince korddan daha azdır. Ülkenizin "yelkenle çalışan araç yok" yasalarını nasıl yazdığına (veya böyle bir yasanın var olup olmadığına) bağlı olarak bunu yapmak yasal bile olabilir. Vücuduma cırt cırt ile bağlayarak yırtılmaya eğilimliydim.

Ben tersini yaptım ve güçlü bir kuyruk rüzgar vardı ve ben benim bisiklet üzerinde yokuş yukarı gidiyordu bir yelken olarak küçük bir güneşlik / çadır kapı kullanılır. Rahatsız edici bir şekilde çalıştı, ana eki sırt çantam bel kemerinden seatpost'a taşımak zorunda kaldım, çünkü gidonlar üzerinde mancınıkla tehdit ediyordu (bisiklet oldukça ağırdı).

Bir fren olarak, yuvarlak veya dikdörtgen oluklardan daha kolay ve daha kararlı oldukları için çapraz tarzı bir sürükleme oluğu öneririm (dikdörtgenler daha kontrol edilebilir, ancak parasailing veya uçurtma sörfüne alışmadığınız sürece öğrenme eğrisi diktir).

Görebildiğim temel sorun, dağların genellikle rüzgâra sahip olması ve özellikle rüzgârın kısa mesafelerde dramatik olarak değişebilmesidir. Örneğin, bir sırtın etrafından çıkarsanız, sırtın arkasındaki havadan maruz kalan yüzdeki sıkıştırılmış rüzgara geçebilirsiniz ve oluktan sürüklenmedeki değişim dramatik olacaktır. Bu durumda, oluğu sizi takip eden arabanın ön camına mı düşürmek istediğinize karar vermeniz mi yoksa aniden önünüzde yavaşlamanız mı gerektiğine karar vermelisiniz. Her ikisi de utanç verici olabilir.


1

Her zaman sabit bir vites alabilir ve bacaklarınızı kullanarak sizi yavaşlatabilirsiniz. Yine de dağa çıkmak tamamen farklı bir sorun yaratacaktır. Her ne kadar doğru dişli oranı ile sabit bir dişli üzerinde hem dağda hem de yukarı ve aşağı gitmek mümkündür.


Yükseliş için makul olan herhangi bir teçhizatın inişte çılgın olacağını iddia ediyorum. 30 MPH'ye gitmekten mutluyum; Sadece 50 yapmak istemiyorum.
Reid

Çift tahrikli bir tren bisikletinin olmasının güzel olacağını düşünüyordum, böylece sabit vites bileşeniyle inişte hızınızı kontrol edebilir, ayrıca tepelerden aşağı inerken vites kullanabilirsiniz. Bu yüzden ya mekanik nedeniyle imkansız olduğunu düşündüm ya da biri zaten bir tane inşa etti. Ve biraz Google'dan sonra bunu buldum ( sheldonbrown.com/bichain-fixed-free.html ). Bunu okurken, bir tarafında vites değiştirici sistemi ve diğer tarafta sabit dişli ile inşa edilmesinin mümkün olacağını söylüyor. Kesinlikle ilginç, muhtemelen aradığınızdan daha karmaşık olmasına rağmen.
Kibbee

2
Ben herhangi bir sorun ile sabit 30mph yapabilir ve bu özellikle yüksek vites değil - size alacak bir dişli bulursanız kadar , sadece sadece pedallar ayaklarınızı çekin sağlayabilirsiniz o notta (aşağı yolda uygulama eğirme gerek rahatlarsanız ve arabada vites küçültmeye benzer bir motor frenleme etkisi elde ederseniz). Ya da, elbette, üstte durun ve dişlileri değiştirin ...
Yararsız

Bazı hızlı matematik: Bu tepeler 5 MPH çok hızlı bir yükseliş olacak kadar dik. Diyelim ki çok muhafazakar bir 50 RPM'de pedal çeviriyorum (muhtemelen gerçekte daha hızlıdır). Daha sonra, 30 MPH'de aynı vitese girersem, 6 kat daha hızlı veya 300 RPM pedal çevirmem gerekecek. Benim (veya herhangi birinin) bunu yapmasını sağlayan uygulama alayı görmek istiyorum.
Reid

1

Isıtma bir sorunsa, disk frenleri değil, disk frenleri kullanın.

İnsanların çevreye sadece 1 KW koyduğu fikrine alışkınım; Sorunun ne olduğundan emin değilim, inerken ekstra bir KW kaybederek.


Baz metabolizmasının daha çok 100 watt olduğuna inanıyorum, ama bakmadım.
Reid

@Reid - haklı görünüyorsunuz: engineeringtoolbox.com/met-metabolic-rate-d_733.html başına , otururken 100 watt, bisiklet sürerken 500 watt, çalışırken 900 watt arasında değişiyor.
ChrisW
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.