Лента новостей | Тренировки | Мат. часть | Обзоры экипировки | Питание и Медицина | Отчеты и интервью

01.01.2012 0:00:00

Колеса: 2. Инерция


Наша вторая установка используется для определения другой важной характеристики – инерции. Инерция имеет сильное влияние на общую производительность, также она должна рассматриваться в контексте общего веса байка и гонщика.

Когда пересаживаешься с дешевого тяжелого комплекта колес на легкий, уровня high-end, необходимо меньше вращательной энергии и энергии поступательного движения.

Требуется гораздо меньше сил на ускорение, да и в целом на езду на велосипеде. Попробуем определить, какой рост производительности можно ожидать.

Протокол

Колесо фиксируется горизонтально, ось располагается на подставке (упоре). Специальный ходовой вал с известным моментом инерции плоских сечений фиксируется к подставке и ободу колеса. Это действует, как торсионная пружина, как только колесо будет отпущено, оно будет двигаться с маятниковым движением. Этот период T будет записан.

Мы можем вычислить инерцию колеса, в г/м², используя это значение.

Чтобы представить измерения в Джоулях, мы посчитаем энергию, необходимую для ускорения с 0 до 30км/ч для каждого тестируемого набора колес:

В работе, необходимой для акселерации колеса с 0 до 30км/ч:

Важен и выбор покрышек. В самом деле, раскручивание покрышки требует более половины вращательной энергии, потому что она располагается далеко от оси вращения: момент инерции компонента изменяется квадратично его дистанции от оси вращения (m x r²).

Некоторые клинчеры требуют также флиппер (резиновая полоска, прокладываемая между ободом и камерой для предотвращения порезов камеры острыми краями спиц или спицевых отверстий), который добавляет 10-20г по периметру колеса. Очевидно, что возможно создать более легкие ободья на трубках, нежели аналогичные на клинчерах.

Выбор покрышек, камер или трубок настолько же важен, как и выбор колес. В тесте использована 235 граммовая система (трубки или же набор клинчер + камера + флиппер).

Результаты

Комплекты колес расставлены по порядку требуемой энергии:

Энергия(Дж), необходимая для ускорения с 0 до 30 км/ч. Не ломайте глаза, дальше будет табличка

Явно видно, что последние супер легкие колеса, типа Lew Racing, Lightweight, Tune KOM или Olympic Gold и Speedcomposites Sinus имеют наименьшую инерцию и требуют меньше энергии для ускорения.

Lew Racing Pro VT-1 2008 Tune version: представитель группы отрыва и лидер текущего тестирования

Первая группа от 77Дж до 88Дж создает небольшой отрыв до следующей группы, к примеру, до Mavic CCU.

Очень легкие ободья, иногда высокие, дают преимущество в ускорениях по сравнению с более тяжелыми традиционными вилсетами.

Первая группа: от 77Дж до 88Дж

Тем не менее, несмотря на описанные преимущества, следует опасаться перекрестных ветров, так как легкие и высокие ободья начинают парусить в такой ситуации.

В Lew придумали специальную вставку, которая по идее должна уменьшать удары воздуха, то есть, в теории, уменьшать эффект паруса.

На Lightweight Ventoux, Reynolds KOM или Speedcomposites невысокий обод (менее 30мм) в большой степени уменьшает боковые силы, и управление не так сильно ухудшается на ветрах.

Со стороны чистой аэродинамики такие колеса будут медленнее… но необходимо понять, что не существует идеальных колес на все случаи жизни!

Если говорить о менее эксклюзивных колесах, то есть следующие наблюдения.

Во второй группе от 95Дж до 115Дж, большинство имеют карбоновые ободья: Mavic CCU, Shimano carbon, Campagnolo carbon, Ritchey, Fulcrum, Easton, Corima, Zipp, Sonic, Vuelta, Citec Carbon, Ambrosio.

Вторая группа: от 95Дж до 115Дж

Единственный алюминиевый набор колес: Mavic R-SYS. Мавик использует здесь карбоновые спицы с низким натяжением, они это называют TraComp – дает возможность использовать меньше материала в ободе, как следствие, меньше инерция. В этой группе высокопроизводительные колеса, легкие и достаточно топовые в большинстве случаев.

Далее группа более 115Дж в основном состоит из колес с алюминиевыми ободьями, за исключением нескольких прочных карбоновых колес (высокие тяжелые или сверхпрочные ободья).

Колеса в этой группе самые обычные и разработаны для тренировок, любительских поездок, правда, цена на некоторые из них сравнима с топовыми гоночными моделями… Mavic Ksyrium, Specialized Roval особо не отличаются от American Classic 420 или Shimano, продающихся дешевле 300 или даже 200 евро. Мы говорим на данный момент только о такой характеристике как инерция, но ожидали большего от того, что производители называют "high-end wheelsets".

Третья группа: более 115Дж

Также очень дешевые колеса достаточно жесткие и относительно аэродинамичны… за их цену. Наиболее надежные и солидные из них: Campagnolo Scirocco, Fulcrum Racing 5 и т.д.

Рост производительности?

Если посмотреть на формулу Ньютона чуть выше, то мы можем вычислить энергию, сохраненную при использовании вилсета с небольшой инерцией в сравнении с тяжелыми колесами. Рассматриваем в контексте веса гонщика и велосипеда. Энергия поступательного движения важна, даже более важна, нежели энергия вращения.

Для примера берем гонщика весом 70кг с байком в 5кг, экипированным набором Lew Racing Pro VT-1 Tune version 2007 и трубками в 235г. Общий вес байка и велосипедиста: 75кг.

При смене вилсета на Mavic Aksium Race, то общий вес становится 76.74кг.

В случае игнорирования сопротивления воздуха, трения в подшипниках и на дороге, а также цепи, то гонщик должен выдать 2649 Джоулей в первом случае для разгона с 0 до 30км/ч. Значит, необходимо выдать 265 Ватт для разгона до 30км/ч за 10 секунд.

Если гонщик выбирает "тяжелые" колеса, ему необходимо примерно 2720 Джоулей, или 272 Ватта. По этому сценарию Lew имеют преимущество в 7 Ватт на 10 секунд, для разгона на небольшой скорости.

Мы выбрали абсолютно противоположные примеры для иллюстрации. Очевидно, что разница меньше, если мы поменяем Campagnolo Hyperon на Eurus (около 3 Ватта).

Далее можно увидеть результаты для 78 протестированных колес:

Модель*Энергия (Дж)Вес (г)**Дополнительная мощность (Вт)
Lew Racing Pro VT-1 2008 Tune version748200,00
Lew Racing Pro VT-1 2007 Tune version778990,30
Lew Racing Pro VT-1 2006 WI version789240,40
Tune Skyline KOM 2006798850,50
Lightweight Ventoux Obermayer 2006819330,70
Lightweight Obermayer G1 2005 20/208410651,00
Lightweight Obermayer G3 2008 16/20849901,00
Reynolds KOM 20088510371,10
Lightweight Standard G3 2008 16/208610901,20
Roval Alpiniste SL Carbon 20088610391,20
Lightweight Ventoux DT 20088610391,20
Lightweight Standard G3 2008 20/208711031,30
Speedcomposites Sinus 2007 24/288710731,30
Tune Olympic Gold 20058810751,40
Zipp 202 20088910751,50
Reynolds DV UL 46 20089311641,90
Topolino VX 4.0 20089311691,90
Mavic Cosmic Carbone Ultimate 20079412052,00
Shimano WH-7850 C24 TU 20089612452,20
Campagnolo Hyperon 2006/20089712552,30
Ritchey WCS Carbon 20059712952,30
Corima – Tune – Aerolite 20079812452,40
Shimano WH-7801 Carbon 20069813052,40
Easton EC90 SLX 20089812562,40
Zipp 404 20089912742,50
Sat Lite 5.8 200810013282,60
Bontrager Race XXX Lite 200810012962,60
Corima Aero 200710114552,70
Easton Tempest II Carbon 2005/EC90 Aero 200810113802,70
Fulcrum Racing Speed 2006/200810213502,80
FSA K-Force RD480 200810213542,80
Campagnolo Bora G3 2005/200810314002,90
Xentis Mark 1 200510314552,90
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 200510514203,10
FRM FL-R 23 SD Aerolight 200610513353,10
Mavic R-SYS 200710513743,10
Zipp 808 200710714553,30
Fulcrum Racing Light 200810714013,30
Vuelta Carbon Pro WR 200610815103,40
Shimano WH-7850 C50 TU 200810914893,50
Shimano WH-7801 Carbon 50 200611015403,60
Sonic Hyper 50mm 200811014363,60
Corima Turbospoke 200611116453,70
Xentis Mark 1 TT 200711115943,70
Citec 6000 Cx Carbon 200711215043,80
Pro RC50 200811215963,80
Ambrosio X-Carbo 200511416554,00
CKT Splendor 200511515654,10
Bontrager Aeolus 5.0 200811815454,40
American Classic 420 200711915534,50
Mavic Ksyrium ES 200612015454,60
Xtreme Light Wheels 200712016094,60
A-Class ALX 440 SL 200712116164,70
Campagnolo Eurus 200612315904,90
FSA RD-600 200612416505,00
Spinergy Stealth Full Carbon C 200812516985,10
Citec 3000S Aero 16 rayons 200612716255,30
Citec 3000S Aero 200512916955,50
HED 3 200612919405,50
Shimano WH-R561 200712918045,50
Shimano WH-R550 200713018245,60
Easton Vista SL 200713117755,70
Specialized Roval Rapid Star Carbon 200713118475,70
Shimano WH-R560 200613218405,80
Mavic Cosmic Carbone SL Premium 200813218495,80
Mavic Ksyrium Equipe 200713318565,90
Fulcrum Racing 7 200713418736,00
Ritchey Pro 200713518766,10
Campagnolo Scirocco 200713618696,20
Fulcrum Racing 5 Evolution 200713718886,30
Campagnolo Vento 200713918836,50
Mavic Aksium race 200714119736,70
Mavic Aksium race 200614319656,90
Mavic Cosmic Carbone SL 200514319856,90
Ambrosio XXL 200814521087,10
Gipiemme Carbon 5-5 200514820407,40
Rose Aerospoke 200616524509,10

*Энергия, необходимая для ускорения с 0 до 30км/ч (в Джоулях). Включает энергию вращения и энергию поступательного движения.

**Дополнительная энергия (Ватты), необходимая для ускорения с 0 до 30 км/ч за 10 секунд относительно лучших колес. Это включает гонщика 70кг и 4.1кг велосипед (без колес и 5 килограммовый велосипед с легчайшими вилсетами).

Заметка: с 210г системой покрышек вместо 235г сохраняется около 4Дж энергии, то есть около 0.4Вт на каждое ускорение с 0 до 30км/ч.

Выводы

Мы можем вывести несколько важных заключений из данного сравнения. Определенно, лучше всего иметь два набора колес, оптимизированных для различных условий:

И последнее, но не менее важное. Не забывайте о покрышках! Они имеют большое влияние на общую производительность: их инерция составляет около половины легкого колеса, а сопротивление качению также важно, как и избыточный их вес.

Глоссарий

Кинетическая энергия: измеряется в Джоулях, это энергия, требуемая для изменения скорости объекта из величины скорости A в значение B. Кинетическая энергия растет квадратично скорости.

Инерция: явление сохранения скорости тела в случае, если внешние воздействия на него отсутствуют или взаимно скомпенсированы. Инерция похожа не кинетическую энергию на данной скорости.

Момент инерции: идентичен обычной инерции, только для движения вокруг оси.

Момент инерции плоских сечений: свойство физической формы, которое используется для прогнозирования сопротивления к искривлению и отклонению (для спиц актуально).

Оригинал статьи: http://www.rouesartisanales.com.
Перевод: Alexei

источник

Чтобы оставлять комментарии, Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться