О колесах… Часть 1, аэродинамика

    • Filled in Tech Talk 22 Февраль 2011 в 8:30, author: Alexei
    • Views: 29 150.

    Начинаем неделю велосипедных колес на astanafans.com 😉

    Не секрет, что колеса есть одна из самых важных деталей велосипеда.

    Публикуем перевод статьи большого тестирования вилсетов 2008 года: “Great wheel test 2008”. Кроме практической части тестирования, которая на данный момент частично потеряла актуальность, обзор содержит некоторый базовый ликбез о параметрах колес.

    Цель обзора – отделить зерна от плевел, помочь сделать правильный выбор, который основывается не на маркетинге производителей или параметрах жесткости колес, которые не отражают полностью поведение колес на дороге.

    Итак, поехали. Колесо состоит из нескольких взаимосвязанных элементов, которые работают вместе.

    Производительность на дороге зависит частично от каждого из параметров, взятых по отдельности. Аэродинамика, инерция, трение в подшипниках важны также, как и поперечная жесткость. Тем не менее, эти факторы редко оцениваются в совокупности в доступных широкой аудитории велосипедных журналах.

    Результаты, представленные далее, были получены тестированием, проведенным немецким журналом Tour, а также французским L’Acheteur Cycliste. Замеры проводились по одинаковой методике, поэтому можно сравнить полученные результаты.

    Около 60-77 вилсетов было протестировано, надеемся, вам понравится полученная база данных.

    Часть 1: аэродинамика

    Аэродинамическая труба

    Аэродинамическая труба дает некоторое понимание аэродинамической производительности колес. Лобовое сопротивление воздуха, измеренное в аэродинамической трубе, является справедливым индикатором воздушного следа, остающегося за колесом. Это самое лобовое сопротивление воздуха является одним из важнейших показателей. Оно фиксируется измерителями деформации (тензометрами) установленными на перевернутой вилке, на которой установлено колесо. Эти измерительные приборы переводят деформацию вилки, причиной которой стало аэродинамическое сопротивление колеса, в электрическое сопротивление, которое и измеряется.

    Эта установка измеряет и другие параметры, включая боковые (поперечные) силы и крутящий момент. Тем не менее, мы не будет их анализировать, так как они не воздействуют на аэродинамическое сопротивление.

    Измеритель деформации (тензометр)

    Тензометр

    Протокол

    Переднее колесо зафиксировано на перевернутой вилке и крутится в воздухе, проходящем через аэродинамическую трубу на известной нам скорости.

    Лопасти турбины, генерирующие поток воздуха создают давление относительно колес. Это давление фиксируется датчиками деформации и интерпретируется компьютерной программой.

    Угол падения “ветра” между и 35°, что представляет все условия, которые могут быть встречены на дороге. Тем не менее, углы больше 15° (ветер + скорость гонщика) редко встречаются на дороге. Для примера, покажем аэродинамическое сопротивление на различных углах падения в сравнении с Кривой Гаусса (Нормальное распределение, Теор. Вер.):

    Кликабельно

    Средневзвешенная сила переводится в ватты, поглощенные на 50км/ч. Эта величина в итоге и дает нам важную метрику!

    Задние колеса не тестируются с тех пор как стали умещаться за подъемом рамы и ногами гонщика.

    Результаты

    Результаты расположены по алфавиту, также можно найти данные о высоте обода и числе спиц:

    Результаты, кликабельны

    *Тесты проведены на 21мм трубках и 23мм клинчерах.

    Здесь приведены значения в порядке аэродинамической производительности:

    Поглощенная мощность в Ваттах на 50км/ч

    Объяснения

    Явно видно, что быстрее колеса велосипеда с высокими ободьями и небольшим количеством спиц. Отметим, что колеса с ободьями ZIPP в большей степени эффективны благодаря ободьям с изгибами в профиле (ободья Hybri-Toroidal от ZIPP), которые заставляют воздух скользить по ободу, а не сталкиваться с ним. Это создает небольшое аэродинамическое сопротивление, а, следовательно, позволяет сохранить немного ваттов гонщика на высоких скоростях…

    Преимущества тонких спиц Aero и лопастных (Blade) спиц легко понять из рисунка: их аэродинамическое сопротивление очень низко по сравнению со стандартными широкими спицами.

    Кликабельно

    Xentis TT, HED, Sonic, Mavic Cosmic, Lightweight на 16 спиц, Shimano 50mm, Campagnolo Bora и другие имеют очень хорошие аэродинамические свойства, также профиль их обода имеет форму обычного треугольника, или же слегка изогнуты, как на Mavic CCU.

    Кликабельно

    Если воздушный поток быстро останавливается, что происходит в случае плоских ободьев, то выходит бóльшая потеря мощности на высокой скорости. Mavic Ksyrium или R-SYS плохи с этой точки зрения. Совмещение плоских ободьев и широких спиц дает эффект парашюта на высокой скорости.

    Кликабельно

    Тем не менее, их сложно критиковать, так как они не проектировались с учетом аэродинамики. Это также относится и к моделям Campagnolo Hyperon, Vento, Eurus, а также Mavic Aksium.

    Также стоит отметить два особых случая:

    • Первый, это Shimano 7850 C24 TU с передним ободом 28мм. Заспицованный 16 аэро спицами, его аэродинамические показатели довольно хороши для вилсета, который, на первый взгляд, не произведен для аэродинамики.
    • Второй случай, несмотря на 24 спицы спереди, колеса Speedcomposites справились неплохо. Здесь также средней высоты (26мм) ободья дают небольшое сопротивление воздуха. Версия с 20 спицами должна быть даже лучше.

    Для кастомного вилсета Corima/Tune 20 DT Aerolite аэродинамическое сопротивление также низкое, чуть лучше Fulcrum Racing Speed. Было бы интересно протестировать версию с 16 спицами, как большинство “фабричных” вислетов.

    Кликабельно

    Выводы

    Оставим инерцию, трение в подшипниках и поперечную жесткость на время. Высокие ободья приносят определенные преимущества в сравнении с невысокими альтернативами. Они особенно эффективны на равнинных этапах и даунхилах, где скорости наивысшие.

    Для гонки с раздельным стартом или для равнинного этапа, высокопрофильные ободья с небольшим количеством спиц является лучшим выбором.

    Фактически, для обычного использования на шоссе это лучшее решение. Передние колеса имеют большие допуски по углам, а также отлично сбалансированы, а это означает высокую поперечную жесткость. Уменьшение количества спиц на переднем колесе совсем не является проблемой!

    --

    Оглавление по частям:

  • Related Posts

      -- enable recent posts plugin --
  • Comments 5 комментариев

  • Leave a Reply

    Анти-спам: выполните задание