dragul

Indiferent dacă călătoriți contra cronometru într-o cronometru sau concurați într-o cursă pe distanțe lungi sau triatlon, trebuie să înțelegeți rezistența aerodinamică pentru a o învinge. Antrenorul de ciclism Joe Beer explică toate și prezintă câteva descoperiri fascinante despre aerodinamica ciclismului, inclusiv propriile sale date colectate recent.

Această rezistență este produsul trezirii turbulente pe care o creează un ciclist în timp ce încearcă să deplaseze aerul pentru a merge mai departe. La 20 km/h (32 km/h), un călăreț va deplasa peste 1.000 de kilograme de aer pe minut, iar trezirea pe care o provoacă necesită multă muncă de depășit (2). Tragerea aerodinamică este pentru un ciclist care depășește viteza ceea ce este orice exces de greutate pentru un alpinist - inamicul.

Tracțiunea care acționează asupra unui călăreț este cauzată într-o mică măsură de fricțiunea aerului pe suprafața obiectului în mișcare (om și bicicletă). Mai important pentru bicicliști este rezistența la presiune, cauzată de o zonă de presiune scăzută în spatele obiectelor care nu sunt simplificate și creează astfel o separare a aerului. Glisarea crește pe măsură ce pătratul vitezei; cu toate acestea, puterea necesară crește ca un cub al vitezei. De exemplu, datele recente ale cercetărilor (3) arată că, pentru a călători la 21 mph, este nevoie de aproximativ 190 de wați; cu toate acestea, este nevoie de încă 110 wați doar pentru a merge cu 4 mph mai repede (3).

Tabelul 1 arată puterea necesară pentru a circula la diferite viteze de peste 40 km (24,8 mile). Puteți vedea că mai multă putere este mai mare decât viteza. La 19 mph, aveți nevoie de doar 7,2 wați pentru fiecare mph de viteză; cu toate acestea, această cifră crește la o uimitoare 13,1 wați la 30 mph. Dacă vrei să mergi repede, ai nevoie de multă putere! Pentru o explicație completă a aerodinamicii bicicletelor, consultați Wilson, DG (2004) Bicycling Science (Ediția a 3-a) MIT Press, p173-205.

Bătaie

Dacă acceptăm că trăim într-o atmosferă care ne împiedică capacitatea de a călări din ce în ce mai repede, atunci cunoașterea despre cum să furi viteza prin înșelăciune este un obiectiv care merită. Nu puteți opri tragerea; spre deosebire de gravitație, care intră în joc numai dacă persistați în mersul în sus, trageți este întotdeauna acolo într-un grad mai mare sau mai mic.

Deoarece bicicleta este responsabilă pentru aproximativ 30% din rezistența aerodinamică și călărețul cu mult peste 60%, este clar că corpul uman este obiectul în care ar trebui să fie vizată cea mai mare concentrare (4). Există o mulțime de cadre aerodinamice, componente și roți care pot și pot face diferența de viteză pentru o anumită putere. Cu toate acestea, poziția corectă a călărețului poate oferi o viteză semnificativ mai mare.

Prin urmare, pentru majoritatea riderilor, primul lucru pe care trebuie să-l faceți este să îmbunătățiți poziția de conducere la una care permite producerea puterii cu o rezistență minimă. Călăreții profesioniști petrec ore întregi în tuneluri de vânt cu cheltuieli mari pentru a se asigura că fiecare watt creat produce cea mai mare viteză posibilă. Chris Boardman, fost deținător al recordului orar și încă „absolut” titular al orei, a făcut o carieră dintr-o poziție foarte joasă și a păcălit componente precum bare încorporate în furci și căști aerodinamice elegante.

Cheile unei poziții aerodinamice bune

Bicicleta cu cronometru

  • Un trunchi plat, posibil cu un scaun ușor în față, pentru a permite genunchilor să urce fără să lovească abdomenul/cutia toracică inferioară;
  • Aero baruri care permit antebrațele la distanță de 15-20cm, într-un unghi orizontal sau ușor în jos, brațul superior la 50-80 grade;
  • Genunchii apropiindu-se de traversa cadrului și chiar în spatele sau ușor în interiorul zonei cotului/tricepsului brațului superior;
  • O poziție a capului care permite viziunea înainte cu orice goluri în spatele capului umplute cu o cască aerodinamică;
  • Un costum de piele strâns, ideal cu brațe și pantofi de lungime întreagă acoperiți de o pantofă strâmtă.

Bicicleta de drum

  • Barele de scădere care permit o coborâre scăzută pentru coborâre, plimbări solo în vânturi și călărie rapidă în grup;
  • Abilitatea de a coborî jos, cu pedale orizontale pe coborâri rapide pentru o tracțiune minimă, dar viteză maximă, fără a pedala;
  • Mini bare opționale opționale (Spinachi sau similar) pentru a permite poziția brațului îngust (verificați legalitatea în sportul ales).

Schimbarea poziției călărețului dintr-o plină, până la capote, pentru a merge în poziție verticală arată o creștere progresivă a confortului, dar, din păcate, crește și la tracțiune. Cele mai rapide poziții vor fi rareori confortabile. Cu toate acestea, tuck-baterea sau ghemuirea aerodinamică nu ar trebui să compromită niciodată puterea. Viteza ta este un produs al puterii față de tragere; mai puțin din primul nu este de ajutor.

Războaiele barurilor

Ca parte a procesului de cronometrare mai rapid (TT) sau a poziției pe drum, brațele mai înguste, oferite de bare aeriene sau clipuri, reprezintă probabil cel mai semnificativ avans tehnologic de la înființarea lor la sfârșitul anilor 1980. Reichenbach și colab. Au testat bicicliști de elită în diferite poziții pe bare standard și bare aeriene și au făcut o constatare puternică: deși barele aeriene au redus eficiența ciclismului cu aproximativ 9 wați, economiile aerodinamice cu 100 wați mai mult decât au compensat (5). Acest lucru este confirmat în practică - barele aerodinamice fac călăreții mai rapizi atunci când sunt folosiți corect. Alte date sugerează că, în cadrul testelor de teren, consumul de oxigen a fost redus cu ajutorul barelor aerodinamice comparativ cu barele standard de cădere (6).

Chiar și bicicletele primitive de cronometru cu bare în stil cowhorn din anii 1990 permit o scădere semnificativă cu 7% a consumului de oxigen la 25 mph (1). Amintiți-vă că la 32 kmh, două treimi din puterea totală este utilizată pentru a depăși rezistența aerului. Chiar și schimbarea barelor dvs. din bare standard în bare aerodinamice în formă de aripă (de exemplu, bară aerodinamică HED) vă poate reduce timpul de 40 km cu aproximativ 40-70 de secunde, în funcție de viteza călătorului (7). Testarea tunelului eolian arată că, atunci când un călăreț se ridică din șa și nu reușește să dețină o poziție bună, toate celelalte câștiguri potențiale aerodinamice din alegerile de echipamente sunt anulate.

Tacticile de echitatie

După poziția dvs. de conducere și alegerile potrivite de echipament, următorul factor cel mai important în eficiența aerodinamică este modul în care călătoriți. Există reduceri uriașe de tracțiune dacă vă plimbați în spatele altui călăreț, în pachet sau dacă prindeți un tiraj dintr-o mașină care trece sau un jucător. Datele din testele din anii 1990 au arătat că mersul cu 30 cm în spatele altui călăreț la 20 mph reduce rezistența cu aproximativ 20% - doar pentru a lua roata cuiva (1). Acesta este motivul pentru care concurenții cursei de etapă sunt rareori văzuți în față până nu contează; îi lasă pe alți călăreți să-i protejeze până când sunt necesare picioarele lor de urcare, sprint sau atac.

Prin urmare, tehnica și tactica sunt vitale pentru a le adăuga la „armura aeriană”. Dacă puteți rămâne aproape de roata altui călăreț, rezistența la vânt poate fi cu 44% mai mică decât el sau ea. Cu toate acestea, lăsați roata la 2m și veți experimenta trei sferturi din tragerea pe care o fac (2). Pe măsură ce viteza crește, nevoia de a ține roata devine din ce în ce mai importantă; în spatele unui călăreț la 30 mph, simțiți aceeași trăsătură ca și cum ați călători solo la 24 mph.

Tehnologia căștii

Bicicletele au devenit opere de artă de înaltă tehnologie din carbon, oțel, titan și hibrid, cu 20 până la 30 de trepte și unele cu greutatea de până la 6 kg. Deși bicicliștii adoră să cumpere performanțe, nu puteți cumpăra un motor mai bun. Trebuie să te antrenezi inteligent pentru a face acest lucru corect. Cu toate acestea, toate celelalte lucruri fiind egale, echipamentul potrivit poate face diferența de a trage și de a accelera.

Recent am investigat diverse scenarii folosind un călăreț care pedala la 25 mph pe Velodromul Național al Țării Galilor din Newport folosind manivele SRM. Aceste manivele măsoară puterea de ieșire a călărețului cu manometre montate în interiorul inelului lanțului, permițând o măsură reală a muncii efectuate.

Echipa noastră, incluzând experți din industrie de la motocicletele Giant și Planet-X, a analizat efectele unei căști cu aerisire standard (Uvex FP1 cu 24 de guri de aerisire) și o versiune aerodinamică (Uvex FP2 - așa cum este utilizată de echipa T-Mobile în probele de timp) la putere, tragere și viteză. Aceasta a fost cea mai mare comparație de tragere/tragere cea mai mică la

40 kmh (25 mph) pentru a vedea cât de mult ar putea oferi o cască aerodinamică.

Pentru fiecare watt pe care pilotul îl scoate (aproximativ 300 pentru a obține 25 mph), casca aerodinamică oferă 5,38 metri în plus sau, altfel spus, îi permite călărețului să meargă 1.614 metri (1.002 mile) mai departe într-o oră. Un câștig de 4% sună mic până când îți dai seama că echivalează cu aproximativ 2 minute cu 2 minute 20 secunde pe 25 de mile. Casca aeriană îi permite călărețului să meargă mai repede pentru același efort sau să circule cu aceeași viteză cu mai puțin efort.

Există o serie de alte câștiguri potențiale care trebuie obținute prin utilizarea componentelor cu tragere redusă față de standard. Peste 40 km, următoarele componente pot produce economii semnificative de timp (7):

  • Cadru Aero vs cadru standard 1-2,5 minute;
  • Furci Aero vs furci rotunde 0,5 minute;
  • Disc + tri spițe vs roți cu spițe 1-1,5 minute;
  • Poziția aeriană față de poziția standard de până la 6 minute.

Datele disponibile la www.biketechreview.com sugerează că alegerea tipului de jantă, numărul de spițe și chiar dacă roata din spate este acoperită sau nu, poate face o diferență semnificativă. De exemplu, o jantă de cutie cu 20-30 de spițe este cu aproximativ 30 de secunde mai lentă pe 40 km decât o roată cu jante adânci sau compozite. Datele noastre din testele de cale la Velodromul Național din Țara Galilor sugerează că chiar și roțile cu număr redus de spițe (de exemplu 18 față/20 spate) pe janta cutiei necesită cu 18 wați mai mult decât o combinație de discuri și roți față cu jantă adâncă (3).

Un set de roți cu secțiune cutie (18 spițe față/20 spate) necesită 312 wați pentru ca un călăreț să se deplaseze la 25 mph. Aruncă niște bani la niște roți aerodinamice și efortul devine mai ușor; pilotul nostru de test a croazierat la 25 mph folosind doar 294 wați.

O roată solidă din fibră de carbon și o roată din față cu o jantă adâncă în formă de lacrimă oferă tehnologie de economisire a wattului pentru călărețul care dorește să alerge la viteză. Aceste așa-numite roți „cu jantă adâncă” sunt chiar călărite în curse pe șosea, deoarece echipele înțelese își dau seama că economiile de energie pe secțiunile plate și rapide pot fi realizate fără penalizare în greutate.
Roțile creează turbulență prin spițe care lovesc aerul și creează, de asemenea, o trezire în spatele jantei normale în formă de cutie. Ambele cauzează tracțiune, încetinind ciclistul în viteză. O jantă frontală adâncă menține aerul în contact mai mult timp, reducând rezistența la presiune scăzută. În spatele bicicletei un disc solid netezeste fluxul de aer. Interesant este faptul că un disc poate obține un „efect de navigație”, cu anumite vânturi laterale care provoacă de fapt mișcarea înainte ca o navă pe o barcă.

O economie de 18 wați s-ar putea să nu sune prea mult, dar ar putea însemna să terminați cu două minute înaintea unui călăreț mai puțin conștient din punct de vedere tehnologic, dar la fel de talentat. Cu toate acestea, luați un scenariu și mai rău în cazul în care un călăreț are 32 de spițe față și spate. Un astfel de călăreț cu tehnologie scăzută ar putea oferi trei minute peste 25 de mile.

Regula de aur a selecției roților este să mențineți numărul de spițe scăzut (de la 12 până la 20 de spițe) și adâncimea jantei în dimensiunea moderată până la adâncă (40-100mm). Cu toate acestea, cu cât adâncimea jantei este mai adâncă în față, cu atât este mai mare dificultatea pe care o veți întâmpina în timpul vânturilor încrucișate. S-ar putea să mergeți mai repede folosind o jantă la fel de adâncă ca Planet-X de 101 mm, lider în industrie, în condiții de calm, dar nu ar fi recomandată în condiții de vânt. Vânturile puternice, rafalele provocate de trafic sau cursurile care includ vânturi laterale neașteptate pot face ca obiectele aerodinamice cu suprafețe mari să devină brusc precare.

Începătorii sau cei cu abilități de călărie ruginite trebuie să se gândească cu atenție la echipamentele pe care le cumpără. Un disc scump și o combinație profundă pot fi utilizate doar de câteva ori dacă nu vă faceți probleme cu caracteristicile de manipulare pe care le conferă. Ceea ce funcționează într-un tunel de vânt sau pe un velodrom poate să nu fie întotdeauna aplicabil în lumea reală.

Îmbrăcăminte

Deoarece călărețul prezintă cea mai mare zonă a secțiunii transversale la vânt, ceea ce poartă el sau ea face o diferență semnificativă de tras, mai ales atunci când considerați că rezistența la suprafață peste țesături poate varia enorm. Nike este unul dintre pionieri, cu costumele Swift Spin folosite de legenda Tour de France Lance Armstrong. Experții în domeniul patinajului de viteză au găsit costumul Nike pentru a-i depăși pe alții; cu toate acestea, aceste costume de elită ajung rar pe piața generală.

Cel mai bun sfat pentru simplii motocicliști este să folosească un top strâns pentru curse de drum pentru a reduce rezistența și un costum de piele foarte strâns dintr-o singură piesă pentru probele de timp. Acesta din urmă, fără buzunare, face corpul o formă mai bună decât buzunarele și buzunarele. Faptul că piloții de elită care concurează cu ceasul insistă asupra unui costum sugește că efectele sunt considerabile, dar datele sunt rare. Multe echipe au date despre echipamente, dar acestea sunt „secrete comerciale” și singurele persoane care vă pot spune cât de bun este ceva tinde să fie un producător dornic să vă vândă marfa.!

Finalul drept

Tragerea aerodinamică este produsul interacțiunii călărețului și bicicletei, a alegerilor de echipament și a tacticii de călărie. În evenimente solo, cum ar fi cronometrele, nu puteți face draft, așadar trebuie să căutați reduceri de rezistență cu cel mai bun echipament pe care vi-l puteți permite. În cursele rutiere sau plimbările de tip sportif lungi (cum ar fi L’Etape, prezentat anterior în PP224), este foarte înțelept să economisești energie în timpul părților mai plate. Veți avea nevoie de energia economisită atunci când ritmul sau gradientul crește.

Reducerea rezistenței poate fi ieftină (cu o simplă schimbare a tijei și o scădere a unghiului trunchiului) sau costisitoare (1.000 GBP pentru un set de roți aero carbon). Cu toate acestea, nu pierdeți niciodată din vedere faptul că motorul este cheia generării de energie; toți călăreții pot doborî în jur de 2 minute peste 25 de mile cu o creștere a puterii de 20 de wați (vezi tabelul 1 la pagina 2). Prin urmare, prioritatea ar trebui să fie:

  • Construiți un „motor” puternic pentru ciclism, cu o mulțime de mile, intervale și experiență în competiție. Nu puteți scăpa de munca grea dacă doriți să setați PB-uri sau să stați pe podium. Antrenamentul în valoare de iarnă ar putea adăuga 20-40 de wați de putere la puterea sezonului anterior;
  • Alimentați-vă corect antrenamentul. De exemplu, în evenimente mai lungi de 90 de minute, luarea la bord a gelurilor și băuturilor de carbohidrați te face mai rapid;
  • Ajungeți în poziția potrivită pentru a vă simți confortabil, dar și pentru a reduce rezistența. Acest lucru este mai puțin vital în cursele rutiere, dar esențial în probele cu cronometru. Odată ce poziția dvs. este corectă (folosind bare aeriene), puteți adăuga alte articole, cum ar fi roți aeriene, cască, furci, costume de baie etc. Niciunul dintre aceste echipamente nu este ieftin, dar cu unele cumpărături atente în jurul tău poți să mergi „aer” fără să fii complet spart!

Călăreții de top pot susține între 400 și 500 de wați călătorind contra cronometru sau atacând pe o urcare. Muritorii mai mici nu pot cumpăra acel tip de motor - din păcate, asta trebuie să vă învinuiți părinții. Cu toate acestea, având în vedere aerodinamica, antrenamentul și motivația potrivite, cu toții putem merge mai repede, înșela vântul un pic mai bine și ne putem apropia de propria noastră limită de abilități.

Referințe
1. J Appl Physiol 1990; 68 (2): 748-753
2. Burke, ER (1991) Science of Cycling Human Kinetics (0-87322-181-8)
3. Beer, JM (2006) Observații de testare a puterii de la testarea velodromului (date nepublicate)
4. Gregor, RJ & Conconi, F (2000) Ciclism rutier - o publicație a Comisiei medicale IOC. Știința Blackwell (0-86542-912-X)
5. Med Sci Sports Exerc 1997; 29 (6): 818-23
6. Ergonomie 1994; 37 (5): 859-63
7. Martin, J & Cobb, J (2002) „Cadru de biciclete, roți și anvelope” în ciclism de înaltă performanță (Jeukendrup, AE) HKPress, p113-127 (0-7360-4021-8)