Аэродинамические диски стоят дополнительного веса?

У меня сложилось впечатление, что уменьшение веса ваших колес важно. Тем не менее, я замечаю, что многие из аэродинамических дисков чрезвычайно высокого класса на самом деле тяжелее, чем более дешевые диски того же производителя.

Например:

• Часы Easton сравнительно начального уровня EA90 SLX стоят 1398 грамм и стоят около 1000 долларов за пару, в то время как их супер-высококлассные EC90 TKO стоят 1545 грамм, что вдвое дороже.

• Колеса Mavic Kysrium Elite S весят 1520 г и стоят менее чем на треть по сравнению с колесами высшего класса Cosmic Carbone 80 при 1640 г.

• Стоимость 30 клинкеров Zipp составляет всего 850 долларов США за пару по 1655 граммов, тогда как их углеродистые клинчеры 808 Firecrest® стоят 3000 долларов США и весят 1730 граммов.

Очевидно, что цены, кажется, поддерживают идею, что аэродинамика имеет значение больше, чем несколько сотен граммов веса, но в какой момент добавленный вес компенсирует увеличение? Или важность уменьшения веса вращения завышена ?

Очевидно, что цены, кажется, поддерживают идею, что аэродинамика имеет значение больше, чем несколько сотен граммов веса, но в какой момент добавленный вес компенсирует увеличение?

Точный расчет будет зависеть от общей массы вас и вашего велосипеда, вашей скорости, ветра, угла наклона, поднимаетесь ли вы, на плоскости или спускаетесь, и скорости, по которой вы едете (или мощности, которую вы тушить). Тем не менее, мы можем сделать приблизительные оценки многих из этих переменных, чтобы получить приблизительный ответ.

Допустим, аэродинамические колеса добавляют 100 граммов общей массы по сравнению со «стандартными» колесами, а взамен уменьшают площадь сопротивления, CdA, на 0,005 м ^ 2. Это стандартное улучшение для достаточно аэродинамического колеса по сравнению со стандартным ободом коробки, хотя для чрезвычайно хорошо сконструированных колес вы можете, возможно, удвоить эту разницу (~ 0,01 м ^ 2) или более, особенно при больших углах поворота.

Уравнение мощности для велосипеда хорошо понято и дано в ответе «Stacksexchange» . Таким образом, чтобы определить точку, в которой предпочтительнее заменить меньший вес на аэродинамическое сопротивление, мы можем подставить подходящие значения для массы, скорости, уклона и т. Д. И построить график экономии энергии, как это делается здесь.

На рисунке ниже показано сравнение 80-килограммового наездника плюс мотоцикл со стандартными коробочными ободами и 80-килограммового наездника плюс велосипед с аэродинамическими ободами. Мы предполагаем, что аэродинамические диски экономят 0,005 м ^ 2 в области перетаскивания по сравнению со стандартными ободами. Три пунктирные линии показывают экономию энергии при подъеме на 5%, ровной дороге и спуске на 5%. Ось X показывает скорость водителя в км / ч, а ось Y показывает экономию для более легких колес - когда пунктирная линия находится над сплошной горизонтальной нулевой линией, лучше иметь более легкие колеса; когда пунктирная линия падает ниже сплошной горизонтальной нулевой линии, лучше иметь более аэродинамические колеса.

Как видите, только для крутых подъемов на низкой скорости желательно иметь более легкие колеса; однако, для этого конкретного сравнения экономии веса и экономии аэродинамического сопротивления, преимущество невелико, меньше, чем ватт. По мере увеличения скорости пунктирная линия со временем опускается ниже нуля, и становится лучше выбирать экономию воздуха.

Это было для крутого холма. В квартире и на спусках вам почти всегда будет лучше с более аэродинамическими колесами.

Обратите внимание, что экономия электроэнергии все еще относительно скромна. В гонках даже небольшие преимущества могут быть получены для определения победы или поражения, но для нормальной развлекательной езды вам может потребоваться учитывать величину более легких колес по сравнению с более аэродинамическими колесами, особенно если ваш бюджет ограничен. Только вы можете решить, является ли относительная выгода экономически эффективной.

Я подумал, что мог бы добавить несколько дополнительных комментариев к тем очень хорошим и исчерпывающим примерам сценариев aero v weight, которые Роберт представил в прошлом году.

В частности, динамический сценарий ускорений на равнинной местности, который немного сложнее, чем в устойчивом цикле.

Некоторые могут подумать, что легкие колеса будут ускоряться лучше, чем более тяжелые аэродинамические колеса, но это не обязательно так. На самом деле, скорее всего, верно обратное, поскольку, как только вы путешествуете на скорости, потребность в энергии определяется двумя факторами; изменения кинетической энергии (в том числе вращательной) и преодоление существенного и постоянно увеличивающегося сопротивления воздуха.

Если вы уменьшите потребность в энергии для преодоления сопротивления воздуха, тогда энергия, необходимая для этого, может быть использована для увеличения кинетической энергии.

Независимо от того, приводит ли это к увеличению производительности, зависит от начальной скорости, как долго длится ускорение, а также от величины аэродинамического и массового различий.

Я подробно рассмотрю этот вопрос в этом посте, который я написал в прошлом году:

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

В этом пункте я сравниваю 10-секундные ускорения с нулевой скоростью и стартовой скоростью 30 км / ч. В примерах я использовал типичную аэродинамическую разницу, которую я измерял между такими колесами, и преувеличенную разницу в массе колеса 0,5 кг.

Результаты наносятся на графики.

Оказывается, что если вы начинаете движение со спринта со скоростью (в данном случае 30 км / ч), более тяжелый гонщик с аэродинамическими колесами немедленно выдвигается вперед, и его преимущество продолжает расти. Более тяжелое аэродинамическое колесо всегда является лучшим выбором в этом сценарии (несмотря на множество других факторов выбора колеса - об этом я расскажу в связанном посте):

Однако это немного отличается от тупика, когда у более легкого гонщика колеса есть начальное преимущество, однако более тяжелый аэро-колесный гонщик начинает догонять и снова забирает более легкого гонщика через примерно 7 секунд, а затем уезжает от более легкого гонщика. ,

Таким образом, критик хот-дога с почти тупиковыми поворотами представляет интересную дилемму и, возможно, может выиграть от более индивидуальной оценки. Иначе, если гонка никогда не сильно замедляет повороты, то аэроблоки почти всегда будут быстрее и / или потреблять меньше энергии и ускоряться быстрее.

Конечно, точный сценарий для любого человека зависит от формы его силы спринта против графика времени, так как у некоторых гонщиков более высокая пиковая мощность, у некоторых гонщиков более быстрые замирания мощности и так далее.

Принципы, однако, не меняются, поскольку характер и общая форма графиков будут схожими, поскольку подача энергии является фиксированной, и это идет к преодолению общего количества каждого фактора потребности в энергии, то есть изменений кинетической энергии, преодоления сопротивления воздуха, сопротивления качению , изменения потенциальной энергии (гравитация), трение трансмиссии. Требуется меньше энергии для одного, и больше доступно для других.

В этом пункте я также расскажу о влиянии различий в массе вращающегося колеса / моменте инерции, который оказывается настолько малым фактором, что почти ничтожен.

Я думаю, это зависит от курса, на котором ты ездишь. Профессионалы будут иметь несколько колесных пар и использовать разные колеса в зависимости от курса, на котором они едут в течение дня. Вес действительно имеет большое значение, если вы поднимаетесь или ускоряетесь. Так что для курса с большим количеством подъемов, когда аэродинамическое сопротивление в любом случае минимально, они часто выбирают очень легкую колесную пару без аэродинамических ободов. В то время как на ровных курсах и временных испытаниях, где аэродинамика дает большее преимущество, они будут идти с немного более тяжелыми аэродинамическими колесами.

Недавно я провел дополнительный анализ моделирования, о котором говорилось в моем предыдущем ответе, на этот раз, используя реалистичную кривую выходной мощности для ускорений от начала стояния и двух сценариев начала качения, вместо предполагаемой постоянной 1000 Вт, использованной в более ранней модели.

Полная ссылка здесь: http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/the-sum-of-parts-ii.html

Короче говоря, выводы те же, только незначительные различия в точных сроках, когда аэро становится более выгодным в постоянном старте. Если вы уже катитесь по ровной местности, это всегда лучший выбор, и я добавил третий сценарий - ускорение в гору с низкой стартовой скорости (подумайте о развороте по критерию в нижней части холма). В этом случае аэро колесо все еще выигрывает, если финишная черта не близка к повороту.

Обратите внимание, что экономия электроэнергии все еще относительно скромна. В гонках даже небольшие преимущества могут быть получены для определения победы или поражения, но для нормальной развлекательной езды вам может потребоваться учитывать величину более легких колес по сравнению с более аэродинамическими колесами, особенно если ваш бюджет ограничен. Только вы можете решить, является ли относительная выгода экономически эффективной.