?

Log in

Previous Entry | Next Entry

Цель теста была сравнить влияние типа одежды на потери мощности и скорость при езде на велосипеде. Конкретно в этот раз я сравнивал езду в обычной одежде: повседневная футболка и просторные велошорты из комплекта формы для маунтинбайка с одной стороны и обтягивающая шоссейная велоформа - джерси по фигуре и шорты из лайкры с другой.

Всё остальное оставалось одинаковым: велосипед, шлем, обувь, посадка. Посадка была высокая, на "худах". Тесты проводились на велодроме один за одним с интервалом только на то, чтобы переодеться и немного перекусить, так что погодные условия (температура воздуха, ветер) можно считать почти постоянными. На сбор качественных данных в одном тесте уходит примерно 45 минут.

Итак, переходим к результатам!

Результаты, как обычно, я представляю в виде графика зависимости силы сопротивления (мощность разделённая на скорость) от квадрата скорости. Это очень удобные оси, в частности потому, что позволяют сразу разделить аэродинамическое сопротивление и сопротивления качения. Наклон кривой это размерный коэффициент аэродинамического сопротивления, а точка пересечения с вертикальной осью — сила сопротивления качению. Поэтому одновременно получается определить коэффициент аэродинамического сопротивления и коэффициент сопротивления качения колёс. Так же в этих осях очень легко оценить качество данных, обычно они очень хорошо ложатся на прямую. Если разброс большой, значит что-то в тесте пошло не так.

Кстати, заодно я испоробовал новые для себя супер-защищённые покрышки Schwalbe Durano Plus 25 мм, и на давлении 100 psi получил коэффициент сопротивления качения по гладкому асфальту 0.0057, что очень близко к данным независимых лабораторных тестов, найденных мной в сети. Это, конечно, совсем не скоростная резина, у которой при правильно подобранном давлении бывает меньше 0.003, но это не такая уж и высокая плата за надёжность, особенно на наших дорогах, щедро усыпанных стеклянной крошкой.

Чтобы понимать, чего стоит сопротивление качения, я дам следующий пример. Для велосипедиста, весящего в одежде с велосипедом 85 кг или 833 Н, каждые 0.001 единицы коэффициента дают 0.833 Н силы сопротивления. Мощность, необходимая для преодоления этой силы, получается умножением силы на скорость в м/с. Например, на скорости 36 км/ч или 10 м/с, каждые 0.001 требуют 8.3 Вт. Так что на скоростной и хилой резине мы оказываемся в диапазоне 25-30 Вт, на крепкой и медленной в диапазоне 45-50 Вт.

Теперь аэродинамика: в диапазоне скоростей 30-40 км/ч, в котором велогонщики-любители ездят чаще всего, переход от обтягивающей к свободной и хлопающей на ветру одежде, требует примерно на 8% больше мощности для поддержания равных скоростей. Сколько это в абсолютных ваттах показано на графике ниже.

14 Вт дополнительных ватт на скорости 30 км/ч, 21 Вт на скорости 36 км/ч и 27 Вт на скорости 40 км/ч!

Результаты вовсе не бесполезные, т.к. 8% это очень большие потери. Если мы в результате методичной тренировки вырастаем за год на 8%, это уже большой успех! Ну и это может быть важно для выбора одежды на холодное время года. На холоде и так всё становится медленным - коэффициент сопроитвления качения может запросто удвоиться если температура упадёт с 30 градусов до 10 градусов; плотность воздуха тоже вырастает на несколько процентов, а тут ещё и одежда. Поэтому при выборе верхнего слоя, т.е. ветровки, стоит обратить внимание на то, на сколько плотно одежда сидит по фигуре и как ведут себя рукава. Т.к. потеряные 20 Вт (а то и больше) могут запросто означать для многих невозможность удержаться в группе, едущей в резвом темпе.

Ну и ещё хочу обратить ваше внимание на то, на сколько коэффициет аэродинамического сопротивления (я обычно использую размерный) может менять в зависимости от посадки и, в меньшей степени выбора велосипеда.
На графике ниже представлены результаты одного из моих давнишних полевых тестов аэродинамических шлемов на разделочном велосипеде в агрессивной аэропозиции.

Высокая посадка на шоссейнике отличается от аэропосадки на разделочнике в 1.5 раза. Т.е. примерно 0.15 против 0.23. На той же скорости 36 км/ч (10 м/с) это попросту 150 Вт против 230 Вт!!! Если добавить сюда 35 Вт на резину с разумным балансом защищённости и экономичности, это даёт 185 Вт против 265 Вт. А с учётом потерь в трансмиссии, которые находятся на уровне 5%, мы получаем 195 Вт на оптимизированном аэровелосипеде против 280 Вт на обычном шоссейнике, если вдруг кому-то придёт в голову безумная идея ломиться впереди пелотона на 36 км/ч не перехватившись в аэропозицию конечно :)

Ещё раз, чтобы понять масштаб: 36 км/ч и 195 Вт против 280 Вт. Первое (для непрерывного поддержания достаточно длительное время) достижимо очень многим спортсменам-любителям. Второе, даже для поддержания в течение 60-90 минут, требует уже весьма серьёзной спортивной подготовки и это лишь для 36 км/ч по плоской дороге.

Comments

( 44 comments — Leave a comment )
drey
Oct. 26th, 2015 04:31 am (UTC)
Как всегда познавательно. Спасибо!
arky_titan
Oct. 26th, 2015 05:00 am (UTC)

На здоровье. Мне нравится тут две вещи –теперь я получил чувство того, сколько могут съедать футболка и шорты. И второе, какая огромная разница в мощности между великами может быть. На ТТ тест проводился в хололную погоду, на 10°С холоднее, и даже при этом разница в коэффициенте сопротивления между ездой на ТТ в позиции и на шоссейнике отличается больше, чем в 1.5 раза. В тёплую погоду этот коэфициент у ТТ будет ещё ниже, а разница больше.



Edited at 2015-10-26 05:01 am (UTC)
_deniska
Oct. 26th, 2015 05:28 am (UTC)
Класс, спасибо.
Одел лосины с взял все КОМы :)
Еще бы сравнить потери при МТБ посадке и на шоссере.
arky_titan
Oct. 26th, 2015 05:32 am (UTC)

ну на горках скорости низкие, там как раз не особенно важно какая одежда


Есть сравнения между щоссером и МТБ в одном из ранних постов, но дело не только в посадке, широкая МТБ резина с низким давлением начинает свой Crr от 0.006-0.007 и вверх. Там много покрышки съедают всегда.



Edited at 2015-10-26 05:34 am (UTC)
_deniska
Oct. 26th, 2015 06:16 am (UTC)
А если сделать крокодила на "узких" 32-35 шинах шоссейных?
arky_titan
Oct. 26th, 2015 06:21 am (UTC)
Ну всё кончится гибридом с жёсткой вилкой на сликах 28-32 мм... а дальше начнётся борьба за опускание руля. В общем попытка приблизиться к шоссецнику на сколько это возможно.

У чистого МТБ передачи кончаются уже на 32-33 км/ч, так что по шоссе он в целом небыстрая машина...
_deniska
Oct. 26th, 2015 06:25 am (UTC)
я остановился на покупке резины. Дальше прикинул - не стоит, лучше сразу покупать правильную технику.
arky_titan
Oct. 26th, 2015 07:47 am (UTC)
Ну естественно.
jirtest
Oct. 26th, 2015 07:15 am (UTC)
Хм... не учтена концентрация насекомых в воздухе в зависимости от времени года, суток и климатического пояса!
arky_titan
Oct. 26th, 2015 11:15 am (UTC)
Я не знаю как у вас, а у нас в Японии три врача в пизду глядели - ни хуя не поняли!
edw_edw
Oct. 26th, 2015 08:23 am (UTC)
Немного не в тему спрошу.
Вот тут по результатам тестов вполне кантрийного "бублика" 29*2,2 намерили такой же коэффициент сопротивления качения, как у вас на шоссейных покрышках. Т.е. даже с учетом того, что тесты проводили на барабане, а не на гладком асфальте, усилия на преодоление сопротивления качения должны быть сравнимыми. А увеличение ширины покрышки (54 мм у мтбэшной Конти против 25 мм шоссерной Швальбы) может вызвать ощутимый рост аэродинамического сопротивления? Или так, на уровне погрешности измерений, интересной только топовым раздельщикам?
arky_titan
Oct. 26th, 2015 09:38 am (UTC)
ну это вполне логично, если резина не зубастая, плюс диаметр побольше, плюс она оптимизирована, в целом горные покрыхи это 0.005-0.007, но тут такой момент ещё есть, Crr обычно имеет сильную температурную зависимость имея минимум и выходяна насыщение градусах на 30-40, поэтому важно сравнивать тесты по-крайней мере при одной температуре.

что касается аэродинамики, переход от ширины 25 мм на 54 мм, да ещё на бОльшем диаметре даст ~3% прироста аэродинамического сопротивления. На грани точности измерений, но уже можно зафиксировать в поле с серийным паверметром. В целом экономия аэроколёс в сравнении со штатными шоссейный имеет тот же порядок 2-3%, особенно если есть диск сзади. Так что такой прирост ширины можно считать очень значительным в смысле аэродинамики. Это и триатлетам нетоповым важно, на те же 90 км там 2%, там процент, за всю набирается!

Edited at 2015-10-26 09:40 am (UTC)
edw_edw
Oct. 26th, 2015 10:59 am (UTC)
Спасибо за развёрнутый ответ. Да, 3% будут вполне заметны, даже и не ожидал, что такое влияние будет.
arky_titan
Oct. 26th, 2015 11:12 am (UTC)
Ну в действительности 3% не так просто и померить, т.к. в целом у тех тестов, которые я делаю, как раз на уровне 2-2.5% погрешность, надо набирать большую статистику, чтобы зарегистрировать эффект, либо пользоваться другими методами.

Но когда речь идёт о сопротивлении, тут оценивается довольно просто - добавка к лобовой площади.

Если изначально колесо было 25 мм шириной и 700 мм высотой, это была площадь 0.0175 м2, а потом мы заменяем его на колесо шириной 54 мм и высотой 737 мм с площадью 0.0398 м2. Т.е. площадь увеличивается на 0.0223 м2. Лобовая площадь высоко сидящего велосипедиста с велосипедом ~ 0.5 м2. Так что это сразу даёт 4% увеличения.

Edited at 2015-10-26 11:14 am (UTC)
arky_titan
Oct. 26th, 2015 09:39 am (UTC)
у меня измерения соаювпадают с тем, что они же для Швальбе Дюрано намериои, это Одри из самых медленных покрышек шоссейных
mikhailkireev
Oct. 26th, 2015 10:19 am (UTC)
Я думаю, что все тут уже очень давно ждут теста "бритые ноги vs небритые" :)

а так интересно и познаваетельно, спасибо.
arky_titan
Oct. 26th, 2015 10:21 am (UTC)
осталось найти добровольца
patat0r
Oct. 26th, 2015 07:01 pm (UTC)
Я пришёл в комментарии написать то-же самое :)
вроде несколько ватт накапывает якобы.
arky_titan
Oct. 27th, 2015 01:28 am (UTC)
в пределах погрешности измерений?
patat0r
Oct. 28th, 2015 08:45 pm (UTC)
Тут вон ажно 15 ватт на 40км/ч
https://www.youtube.com/watch?time_continue=7&v=DZnrE17Jg3I
arky_titan
Oct. 29th, 2015 09:20 am (UTC)
любопытно...
arky_titan
Oct. 29th, 2015 11:35 am (UTC)
теперь даже очень интересно :-)
arky_titan
Oct. 29th, 2015 09:38 am (UTC)
теперь мне интересно, но можно начать с лайкры длиной во всю ногу
Loewu
Oct. 26th, 2015 11:36 am (UTC)
забавно эксперименты ради азбучных истин :)
arky_titan
Oct. 26th, 2015 11:39 am (UTC)
ой, уходи
Loewu
Oct. 26th, 2015 12:08 pm (UTC)
ага если ещё велик нормальный современный взять :)
arky_titan
Oct. 26th, 2015 12:10 pm (UTC)
Всякий раз, написав приятный для себя содержательный пост, я с трепетом жду, когда же придёт какое-нибудь унылое говно и оставит пару аналогичного свойства комментариев. С чего ты взяло, что мне тут надо терпеть твоё говно?
saad_zaghloul
Oct. 26th, 2015 08:49 pm (UTC)
Красавчик.
arky_titan
Oct. 27th, 2015 01:27 am (UTC)
трудно поспорить
rempi
Oct. 26th, 2015 09:22 pm (UTC)
Очень хороший пост, спасибо!
Немного не по теме вопрос - как влияет высота на результаты велогонок? Понятно что сопротивление воздуха падает, в то же время способность велосипедиста выдавать мощность продолжительное время тоже падает с высотой. Какой эффект больше? Есть ли оптимальная высота для, скажем, ТТ на 30-40 минут?
arky_titan
Oct. 26th, 2015 11:30 pm (UTC)
Для рекордов скорости высота конечно предпочтительнее, потери в мощности до некоторой степени линейны со снижением концентрации кислорода, а выигрыш на скорости за счёт меньшей плотности воздуха это множитель у куба скорости. Я читал про высоту скоростных рекордов, но навскидку не припомню сколько это. Надо погуглить "высотные велотреки". На уровне моря лучше всего работает тёплая/жаркая погода. Т.к. и у резины достигаются минимальные Crr, и плотность воздуха падает довольно существенно в сравнении с прохладной погодой (снова заметные единицы процентов, а это соответствующее снижение сопротивления).
soxela
Oct. 27th, 2015 01:41 pm (UTC)
Спасибо, Аркадий!
И как тебе первое впечатление от Дюрано Плюс?
arky_titan
Oct. 27th, 2015 01:47 pm (UTC)
Ну крепкие, что хотел, то и получил. Я аналогичными для гибрида много лет пользуюсь, Швальбе Марафон. Соответственно медленные, но это меня устраивает.
aleksandrsmykov
Nov. 6th, 2015 01:11 pm (UTC)
Ну что сказать, Аркадий, я снова восхищен!
Вы один из немногих русскоязычных ученых, кто работает в этой области, даже многим англоязычным дадите фору! Супер, пишите статью в российский "Вестник спорта", там оценят! :)
arky_titan
Nov. 6th, 2015 01:40 pm (UTC)
Ну это просто хобби, по-крайней мере пока что :-) Но о публикации я уже думал, данные не то что супер новые, но полезные. Кроме того хороших полевых тестов в литературе представлено мало.
aleksandrsmykov
Nov. 6th, 2015 04:16 pm (UTC)
Их еще можно привязать к теории, и вуаля - серьезная статья с теоррией, подкрепленной экспериментальными данными.
flor_rvy
Feb. 4th, 2016 11:28 pm (UTC)
Не смог не запостить, извиняюсь за offtop


Увеличить!

22sobaki
Oct. 2nd, 2016 06:58 pm (UTC)
Классно.
В engineering-ru не хотите опубликовать? Только кат сделайте, плиз, если надумаете.

Edited at 2016-10-02 06:59 pm (UTC)
arky_titan
Oct. 3rd, 2016 10:04 am (UTC)
Даже не знаю, тема такая узкоспециальная...
22sobaki
Oct. 3rd, 2016 08:14 pm (UTC)
Узкий спец - это прекрасно)
arky_titan
Oct. 4th, 2016 10:34 am (UTC)
Ну вот я запостил. В комментах балаган, уровень понимания почти ноль, уровень гыканья или бессодержательного критиканства наоборот зашкаливает, как и переходы на личности. Адекватных и содержательных комментариев или вопросов очень мало :-/ Извините, но я там не хочу больше писать. Кому действительно интересно, те читают в моём журнале. А мне вести баталии по поводу того, кто оппонента уязвит половчее, меня совершенно не привлекает.
arky_titan
Oct. 4th, 2016 10:54 am (UTC)
При такой либеральной бановой политике ищите себе авторов в другом месте. Я отписываюсь от сообщества и удаляю запись.
22sobaki
Oct. 4th, 2016 05:53 pm (UTC)
По-моему, зря, но дело, безусловно, ваше.
Приношу извинения за беспокойство.
arky_titan
Oct. 4th, 2016 08:07 pm (UTC)
Я зря согласился на ваше предложение. Такое качество общения, и такой уровень невежественного хамства, которые внезапно на меня обрушились, мне однозначно не подходят.
( 44 comments — Leave a comment )

Profile

Гена
arky_titan
Арканя

Latest Month

October 2016
S M T W T F S
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031     

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by Tiffany Chow