Аерооптимізація: ви або велосипед?

Характеристики аеромобільних велосипедів починають виходити за межі всіх жанрів - але чи можете ви відрегулювати своє положення для більших прибутків?

велосипед

Вага окулярів рухається. У цьому десятилітті є нова метрика, якою можна захопитись, і це обман вітру.

З обмеженням ваги UCI, яке вперто сидить на рівні 6,8 кілограмів, а сучасні велосипеди здатні падати набагато нижче, виробники та споживачі протягом останніх кількох років доволі суттєво переключили свою увагу на зменшення аеродинамічного опору.

Це навіть не спеціальні аеромобілі, які зараз отримують такий вид лікування. Візьміть сім’ю Specialized - легкий гоночний мотоцикл Tarmac тепер приймає основні сигнали від моделі Venge aero, а найновіша цілеспрямованість Roubaix була оптимізована таким чином, що вона перевершує своїх пір’ястих братів у тунелі.

Цей потік оптимізації в аероромах спостерігається майже повсюдно у великих брендів - наприклад, новий TCR від Giant із заявленою економією 8 Вт при 40 кілометрах на годину завдяки використанню фігурних труб, взятих з дорожнього велосипеда Propel aero . Потім є аерофотозйомка гравійного велосипеда Exploro RaceMax від 3T.

Характеристики аеромобільних велосипедів починають виходити за межі всіх жанрів, і гонка озброєнь не дає ознак зупинки найближчим часом. Звичайно, кожен ват додає, і технологія повинна продовжувати прогресувати (якщо тільки ми не вважаємо за краще їздити на Boneshakers чи Penny Farthings?) - але де ми, як особи, можемо зробити найбільшу економію?

Гонка озброєнь для оптимізації

Моделі Cervelo S пройшли довгий шлях

«Наша модель розробки продукту полягає в тому, щоб наскільки це практично можливо, розширити межі ... з метою потік технології, розробленої до інших моделей, а також по всій лінійці продуктів, - говорить інженер-дизайнер компанії Cervelo Роберт Пайк, - аеродинамічні розробки від нашого [ аеробайк] S5 інформує про більш скромні аеродизайнерські рішення для наших моделей Classic Road - не кажучи вже про гравійні велосипеди - так само, як концепції оптимізації ваги та жорсткості від R5 інформують про методи проектування наших аеробайків ”, - сказав він.

Хоча аеро велосипеди з їхніми характерними формами труб, інтегрованими кабінами та прихованими затискачами сьогодні є опорою в асортименті будь-якої марки, яка прагне заспокоїти маси, саме Cervelo почав цю тенденцію з "Солістом" у 2012 році.

“[Щоб продовжувати рухатися вперед], ми аналізуємо, розробляємо та повторюємо конструкції за допомогою CFD, а потім перевіряємо в тунелі. І повторити. Цей цикл повторюється кілька разів у процесі розробки, оскільки ми сходимось до оптимального дизайну », - говорить бренд-менеджер Cervelo, Антон Петров.

Однак навіть бренди велосипедів не приховують того факту, що найбільший виграш приносить спосіб розташування гонщика на велосипеді. Велосипед - це фактично вишня зверху - граничні вигоди, до яких ми йдемо, коли зробили себе якомога швидше.

«Гонщик є і завжди буде найбільшим внеском у загальний опір системи. І найпростіше, що може зробити мотоцикліст, щоб зменшити опір, - це зменшити свою лобову площу ... Поряд з положенням вершника, колеса найбільше впливають на зменшення опору системи », - говорить Петров.

Посадка вершника на перше місце

Тестування вітрового тунелю повинно враховувати інші фактори

Ступінь, в якій вершник бореться з вітром, представляється як "коефіцієнт площі опору" (CdA), поєднання фронтальної площі та коефіцієнта опору або "ковзання" повітряного потоку над мотоциклістом і велосипедом. Чим нижче число CdA, тим швидше людина піде. Коли це число стає меншим, тим більший вплив буде мати велосипед на загальне рівняння.

"Ми зосереджуємо більшу частину часу аеродинамічної труби клієнта на самому мотоциклісті - їх формі, положенні та позі на велосипеді, а також потоку повітря над їх формою - на що також впливає одяг та шолом", - говорить Джеймі Прінгл, Керівник науково-технічного розвитку та Boardman Bikes.

Але коли запаси стають меншими, пояснює він, велосипед стає все важливішим.

«Візьміть дорожнього мотоцикліста та велосипед у поєднанні, у досить середньому та типово неаеродинамічному положенні дороги. Загальний CdA буде високим, а сам велосипед може становити лише 15 відсотків від загального опору », - говорить Прінгл. Оскільки порівняно легко отримати великі прибутки, оптимізувавши інші 85 відсотків, велосипед не займе центрального місця у такому випадку.

«Але для дорожнього мотоцикліста з добре оптимізованою позицією їх загальний CdA набагато нижчий - але саме обладнання не змінилося, тому велосипед може становити 20 відсотків від загального опору системи. Застосуйте це до гонщика, де нижнє та більш вузьке положення тіла по суті є більш аеродинамічно вигідним, а одяг та шолом оптимізовані для події, цифри CdA ще більше падають, і той самий мотоцикл тепер може становити третину загального опору . По мірі просування вперед, а значення CdA навіть нижчі у дуже виняткових [гоночних випробувачів], тоді можна стверджувати, що мотоцикл знову є обмежуючим фактором ».

Особливо дивлячись на позиції хронометражу, коли минулого року я спустився до Центру продуктивності Boardman, працюючи з Pringle, ми виявили, що при швидкості 40 км/год різниця між тим, як я їхав на дорожньому велосипеді AIR бренду із затиском на брусах, порівняно з велосипедом TTE ( з моєю позицією, що залишалася незмінною на обох, чому сприяв контур, намальований на підлозі аеродинамічної труби) становив лише 3 Вт. Швидкість руху до 50 км/год, це зросло до 21 Вт.

На дорожньому велосипеді перемикання між вершинами та краплями заощадило мені 38 Вт, в той час як оптимізація положення затискача на брусках дозволила заощадити 17 Вт у порівнянні з початковим положенням, на якому ми їх затиснули в.

Одягайся на свою швидкість

Випробування костюма капсулятора D2Z 01

Вплив швидкості на опору - це те, про що Ендура глибоко замислювався, розробляючи свою гаму шкіряних костюмів, поряд з аеродинаміком Drag2Zero, Саймоном Смартом. Вони дійшли висновку, що на ідеальний вибір одягу впливає темп вершника, а також форма тіла та навіть кут вітру.

Мартін Стіл з Endura сказав: "Костюми, оптимізовані для тайм-триїстів, які їдуть в агресивній позиції зі швидкістю 50 км/год, не обов'язково є найшвидшим костюмом для спортивного вершника на дорожньому велосипеді із середньою швидкістю 35 км/год. Багато аероодягу на ринку налаштовано на певну швидкість, і всі цифри, що виходять, призначені лише для цієї швидкості. Прикро те, що на дорозі, на випробуваннях часу і навіть у спортивних змаганнях реальність полягає в тому, що ви їдете не з однією швидкістю - ви їдете на досить великій відстані ".

Зараз бренд пропонує широкий асортимент наборів D2Z із шкіряним костюмом Encapsulator (429,99 фунтів стерлінгів), який підходить для тих, хто їде зі швидкістю 46-58 км/год, тоді як дорожній костюм (329,99 фунтів стерлінгів) призначений для більш скромних 32-50 км/год.

Кількість вершників, які, ймовірно, знайдуть гардероб шкіряного костюма, придатний для кожного випадку, безсумнівно, буде обмеженим, але робота Ендури, безумовно, здається важливим етапом на шляху до того, що одного дня може стати новим стандартом.

Ще однією областю, яка, як було доведено, сильно відрізняється між людьми, є вибір шолома. Notio робить аеросенсори, які гонщики можуть використовувати для отримання даних CdA в реальному часі, а бренд співпрацює з командами World Tour для керівництва процесом оптимізації. Ед Коллінз від Notio сказав нам: «Ми бачимо досить великі відмінності [між гонщиками] на шоломах, оскільки форма тіла, розмір, рухливість варіюються настільки, що певні шоломи відрізняються від того, як вони поєднуються з вершником, і тому тестування шоломів є важливим. Ми також спостерігали значний прогрес у матеріалах одягу, і це постійно розвивається процес, але тим не менш це також область для деяких великих прибутків ".

Що відбувається на сеансі оптимізації?

Ден Бігхем у режимі TT (Фото Енді Джонса)

Ден Бігхем та його команда у Wattshop працюють зі спортсменами-аматорами аж до професіоналів, включаючи нещодавно датську команду, якій вони допомагали напередодні виступу в світовій рекорді. Тут Бігем пояснює, чого можна очікувати на аеротестуванні. Багато сеансів тестування відбуваються в приміщенні, на велодромі. Це тому, що на відкритому повітрі існує більше змінних, які слід враховувати, які можуть перекосити дані.

«Першим кроком процесу оптимізації є отримання якомога більше інформації про спортсмена. Ми просимо їх заповнити ретельну анкету, яка вивчає багато аспектів їхньої діяльності.

«Самі аеротестові сесії в основному проводяться на Дербі Арені (Дербадоський супердром), але ми проводимо тестування у всьому світі. Наше програмне та апаратне забезпечення є повністю портативним, що значно полегшує життя, оскільки не потрібно прив’язуватись до певного тестового центру.

«Для переважної більшості клієнтів ми витрачаємо найбільше часу під час тестів, обробляючи позиційні варіації. Життя було б легким, якби це був спосіб вирізання печива вгору, вниз, всередину, назовні та далеко, і ви йдете швидше, але природа аеродинаміки полягає в тому, що потокові структури навколо унікальної форми тіла кожної людини також унікальні, і тому для цього потрібна комбінація досвіду та експериментів, щоб з’ясувати, що підходить для кожного спортсмена. Після того, як ми задоволені тим, де знаходимось, з позиційної точки зору ми розглядаємо шоломи та інші варіанти обладнання, такі як колеса, гідратація та зберігання живлення.

“Шоломи - це досить прикрий предмет для боротьби з аеродинамікою - вони трохи“ курка та яйце ”. Ви проходите спочатку шоломи, берете шолом, який є найшвидшим у базовому положенні вершника, а потім оптимізуєте, можливо, втрачаючи швидше положення з іншим шоломом? Або ви спочатку проходите через позиційні зміни, а потім через шоломи, можливо, втрачаючи швидший шолом в іншому положенні? Це лише один із прикладів аеродинамічних взаємодій, які створюють проблеми. Існує майже нескінченна кількість комбінацій, які ви можете перевірити, тому справа зводиться до прагматизму та висунення судження на основі того, де спортсмен знаходиться у вихідному положенні. На щастя, я протестував багато спортсменів, тому добре відчуваю, що варто перевірити, а що ні, що означає більш цілеспрямоване використання доступного часу.

“Я вважаю, що типово, що коли ти починаєш аеротестування, ти швидко стаєш таким заінтригованим і прикордонним залежним від цього процесу. Ви часто залишаєте сеанс із запитанням, що ще ви можете перевірити чи змінити, це трохи вічний цикл, і ви починаєте розглядати та помічати кожну дрібницю та думати про те, як це може вплинути на вас аеродинамічно. Ви можете вдосконалити спортсмена величезною кількістю за дві години, а також посіяти багато нових ідей та думок, щоб вони могли повернутися додому та працювати далі. Досить часто клієнти досить скоро після цього замовляють другий, третій, четвертий чи п’ятий тест і повертаються ще більш підготовленими з більшим інтересом, розумінням та пристрастю до цього процесу ”.

Як поєднуються велосипед, мотоцикліст та спорядження?

Після вершника (та їхнього одягу), вибір колеса та шолома представляють наступні дві найбільші області, де велосипедисти можуть досягти успіху. Більшість торгових марок випробовують свій продукт у аеродинамічній трубі, самі - не прикріплені до велосипеда. Але, безумовно, це означає, що дані зайві? А може, ні. Луїза Граппоне пояснює, що колишній аерокосмічний інженер перетворився на інженера та менеджера з продуктів у Hunt.

“Більшість брендів колес випробовують свій продукт самостійно - не на велосипеді. Випробування лише на колесах дають брендам коліс кращі показники аеродинаміки виробу, що важливо з точки зору розробки продукту. Це свого роду ізоляція системи та усунення будь-якого шуму, щоб зосередитись на профілі обода та отримати максимально аероформу.

«Колеса разом із шинами є головним краєм, коли потік повітря потрапляє на загальну систему велосипеда. Однак, коли повітряний потік рухається назад, він незабаром взаємодіє з рамою і головним чином з лопатками вил спочатку.

“Форма цих лопатей важлива. Чим більше вилка має аероформу, близьку до форми аеродинамічного профілю, тим більше загальна система отримує аероприбутку.

“Після удару про вилку повітряний потік проходить через задню сторону переднього колеса і потрапляє в раму. Те, як сконструйована нижня труба рами, сильно впливає на аеродинамічні характеристики системи, а також на кабіну, тому кермо разом зі штоком відіграють дуже важливу роль.

"Тим не менше, з точки зору колеса, якщо модель колеса виявиться найбільш аеродинамічною, вона, ймовірно, все одно буде найбільш аеродинамічною при зміні будь-якого з вищезазначених факторів".

Альтернативою цьому може бути тестування кожного мотоцикла з усіма комбінованими колесами та шинами, але ми ще не знайшли бренду, у якого є гроші, щоб натрапити на такий рівень часу в тунелях.

Прингл зазначає подібний акцент на взаємодії між велосипедом і кузовом: «Існує невелика, але значна взаємодія велосипеда з кузовом і навпаки, це особливо видно в повітрі, що сходить із переднього колеса та вил, і як він тече на ноги та стегна, і меншою мірою повітря витікає з керма або розширень ТТ на руки, голову та тулуб. Розумний біт полягає в розумінні цього як цілісної системи.

«Навіть маючи розширені можливості аеродинамічної труби та CFD, можливість приборкати ці неймовірно складні взаємодії потоків для розробки набору навколо них - надзвичайно вражаюче запитання. Ми робимо в Центрі ефективності Boardman - це переважно робота з людською частиною цього рівняння ергономіки, і для цього потрібен вмілий аеродинамік, який також розуміє біомеханіку вершника, що працює на межі своїх фізичних можливостей ".

"Це, безумовно, допомагає, якщо вершник може подавати вітру менше фронтальної зони, приймаючи нижню частину тулуба та вужче положення рук, але це не просто питання нижчого - це швидше. Насправді ми виявляємо, що саме частина коефіцієнта опору в рівнянні - характеристики повітряного потоку - вимагає більшої продуманості, але також пропонує найбільший потенціал. Дійсно, є лише певна сума, яку ви можете зробити, щоб скласти вершника у дедалі меншу лобову область, перш ніж це негативно вплине на їх фізичні можливості.

«Для вершника з хорошим вихідним положенням ми виявляємо, що зміна кута нахилу тулуба вершника для зміни їхньої лобової області може мати лише відносно невеликий вплив на загальне опору. Найчастіше ми виявляємо, що піднімаємо кабіну вершника, і будь-які втрати повітря через збільшену фронтальну площу можуть бути компенсовані, а особливо іншими сприятливими змінами, які покращують потік повітря над їхнім тілом. Найголовніше, що при вищому положенні ці зміни є більш досяжними на дорозі, допомагаючи захистити або навіть покращити ефективність сили при натисканні на педаль, і так само завдяки комфорту в сідлі.

"Це чудовий баланс потужності, ефективності та аеродинаміки. З цих причин у Центрі ефективності Boardman ми поєднуємо наші аеродинамічні оптимізації з біомеханічним дослідженням ».