Арканя (arky_titan) wrote,
Арканя
arky_titan

Category:

Ещё немного велосипедной физики

Сегодня я хочу немного поговорить о ключевой разнице между классическим шоссейным и разделочным (ТТ) велосипедами. Как я успел заметить, в ходу есть довольно фундаментальное непонимание откуда и что берётся на этих двух типах велосипедов. На фотке ниже изображены оба моих коника, тут очень наглядно видна разница в геометрии:



Руль и подлокотники аэробаров у ТТ существенно ниже, колёса посажены близко (заднее колесо для улучшенной аэродинамики "врезано" в раму, чтобы избежать дополнительной кромки и заставить колесо и раму работать как одно целоые), рама с совершенно параллельной земле горизонтальной трубой. У шоссера рама чуть-чуть скошенная, это даёт возможно немного больше гасить вибрации. При этом одной высоте, хотя угол у них немножко разный в связи с разными высотами рулей — с седла не нужно соскальзывать вперёд, но и так, чтобы оно разрубало нас пополам тоже не нужно. Ну и у шоссера рама обычная, с круглыми трубами, без особых аэродинамических профилей, т.к. они здесь не особо важны. Хотя карбоновые шоссеры с такими рамами и существуют, у меня он дешёвый и "классический", но при этом очень лёгкий для алюминия — круглые трубы всегда наиболее лёгкие при заданной прочности. У ТТ же вся рама состоит из вытянутых вдоль линии движения (стреловидных) форм, у него острый плоский руль и спрятанные тормоза.

Итак, посадки разные, разные, профили рам разные, даже устройство в значительной степени разное. При этом на высокой скорости они ведут себя следующим образом (см. график ниже):



Это результат моих полевых тестов, здесь видно сколько я выкладывал на каждом из великов мощности и с какой скоростью при этом ехал. Обратите внимание на 300 Вт. Шоссер: 37.5 км/ч, разделочник: 43 км/ч!!! Разница мягко говоря огромная. Так почему же тогда не выкинуть нафиг шоссер и не ездить всегда на ТТ, раз он на столько быстрее?

Обратите внимание на сколько больше мощности я смог выложить максимально сидя на шоссере во время полевого теста: больше 345 Вт больше трёх минут подряд! И да, физиологически для моего уровня подготовки это уже крайне тяжело, на лице оскал, пот льётся градом, лёгкие горят огнём, мышцы от напряжения болят со всё нарастающим жжением. На ТТ очень схожие ощущения уже на 300 Вт. Еду я конечно заметно быстрее, но глаза от напряжения при этом лезут из орбит и больше я добавить при таком ступенчатом тесте уже не могу, после 300 Вт мне надо остановиться и отдохнуть. Вот в этом ключевая разница.

На ТТ мы выдаём меньше мощности на педалях, но за счёт сниженного коэффициента сопротивления (низкая посадка и аэродинамическая рама) едем быстрее. На шоссере мы выдаём почти максимум возможной для нас веломощности. Но сопротивление выше и едем медленнее, причём из-за того, что на скорости сила сопротивления воздуха квадратична по скорости, а мощность, необходимая для преодоления этого сопротивления пропорциональна кубу скорости: P ~ v3, чем быстрее мы едем, тем сильнее себя замедляем. Поэтому если аэродинамика плохая, то как бы велосипедист ни пыжился и не выдвала любые бешенные ватты, скорость будет прибваляться на считанные доли км/ч и всё меньше и меньше, чем быстрее он едет. Аэродинамическое сопротивление съедает все ватты, а скорости взамен не даёт.

На ТТ ситуация такова, что сила сопротивления так же квадратична по скорости F ~ v2, но за счёт сниженного коэффициента пропорциональности (коэффициент сопротивления) между ними сила оказывается на равных с шоссейником скоростях заметно ниже, потому и кривая для ТТ на графике сравнения мощность-скорость, лежит куда как ниже кривой для шоссера. За этот пониженный коэффициент сопротивления мы платим пониженным выходом мощности: велосипедист сидит низко, согнут пополам, руки сведены вместе: т.е. грудная клетка сжата, внутренние органы сжаты, задняя поверхность бедра растянута, поясница несколько напряжена, коленки упираются в локти. На высокой скорости такая посадка длительное время ценой пониженной мощности оправдана.

Но что происходит, когда мы едем на шоссере в групе? Большую часть времени мы сидим на колесе у вереди едущего, сидим высоко тратим какие-нибудь жалкие 130-140 Вт мощности и при этом топим на скорости порядка 38-40 км/ч, ведя неспешные беседы. Когда приходит пора становиться в голову группы, мы пригибаемся, садясь в шоссерную аэропозицию и выдаём короткое время лидирования, скажем 330-350 Вт мощности. Физиологически это ощущается легче или так же, как те же 280-300 Вт на разделочнике. И, отработав смену, уходим отдыхать в хвост - поднимаемся, расправляем лёгкие, дышим своодно и легко, снова скидывая интенсивность работы в два раза. В большой группе пики мощности приходится выдавать 10-20% времени, а всё остальное время ехать на сниженной мощности, оставляя задачу ломать воздух тому, кто в данный момент пашет впереди. Так работает "каруселька" в пелотоне на плоских участках трассы. Конечно, аэродинамичность рамы, аэропрофили, аэроколёса, могут сэкономить немного мощности, но в целом тут это не на столько критично, особенно на очень длинных дистанциях и умеренных средних скоростях.

Что случается когда мы подъезжаем к горе ощутимого уклона и высоты? Скорость естественно снижается до такой, при которой аэродинамическое сопротивление становится крайне малым (скажем, ~10-20 км/ч в зависимости от градиента) а основным источником сопротивления выступает наш общий с велосипедом вес. И в этом случае чем больше мощности мы выдаём, тем быстрее едем в гору. Всё не кубично, а линейно. Этого псевдо-релятивисского эффекта бешенного увеличения сопротивления при увеличении скорости, который во всю работает на больших скоростях, тут нет. И вот тут надо сесть высоко, комфортно, раскрыть максимально лёгкие и начать выдавать высокую мощность (скажем 330 Вт в среднем на 10 минутном восхождении), пока не заедете в гору. Тут важно держаться в своей группе, не остатать от неё на восхождении, иначе в одного на плоскаче слаженную группу уже будет не догнать! На ТТ такой высоты посадки в принципе нет, разве что взяться руками за подлокотники аэробаров — и то будет некомфортно, т.к. узко. Даже на боковых ручках в норме высота как на дропах у шоссера, кроме того ТТ-рули обычно ещё и уже, так что даже в позиции на ручках так свободно, как на шоссере руки не расставить, лёгкие не раскрыть.

Т.е. даже если поставить на ТТ кассету и систему, обеспечивающие пониженные передачи, вместо исключительно типичных силовых, на восхождениях ТТ-велосипед совсем не помощник, при езде в группе тоже не очень. На нём высоко и комфортно не сесть, если он реально хорошо подогнан под быструю одиночную езду по плоским трассам.

Итак специализации велосипедов понятны и они не слишком пересекаются. Кроме того, пресловутый праметры FTP (часовой функциональный порог мощности) при езде на шоссере и при езде на ТТ велосипеде будут разными, причём на шоссере он будет скорее всего на 10-20 % выше. А если ФТП выдавать дома на трейнере или велотренажёре, на максимально высокой и свободной посадке, то, я полагаю, он будет выше и ФТП на шоссере в реальных полевых условиях. Это очень фундаментальный момент. Велоспорт это всегда компромисс между физиологией спортсмена, общей массой снаряда и аэродинамикой и задача для каждого конкретного типа езды найти оптимум.

Но, понятно, что на ТТ просто так быстро (и быстрее, чем на шоссере) при одиночной езде не поедешь. Во-первых надо быть очень худым. Не просто лёгким, это не столько вопрос восхождений, а именно худым, тонким, чтобы минимзировать лобовую площадь. Жирные бока, толстые руки, огромная жопа и ляжки — всё это полностью убивает любую аэродинамику от рамы и аэрооборудования на корню. Даже если вам удалось хорошо прорезать воздух сидя на эаробарах, бока и ляжки будут парусить и съедят всю выгоду. Кроме этого, толстый живот не даёт сесть достаточно низко, т.к. жир вдавливатся внутрь, создаёт давление на лёгкие и внутренние органы, в результате чего комфорт снижается до такого критического уровня, когда мощность падает до невероятно-низкого уровня. Скорость падаает и в итоге бедолага, решившийся ехать на ТТ-велосипеде мучается, страдет и плетётся на средней скорости 28-29 км/ч, в итоге не вытерпев распрямлятся, переходя с баров на боковые ручки. Никакая аэродинамика, никакие аэроколёса и аэрошлем тут вообще не помогут: уровень коффорта езды и управляемость они снижают, стоят космических денег, а в итоге едешь медленно и некомфортно, т.к. просто не готов к такому. И выглядит это печально и грустно... Кроме этого нужна хорошая растяжка, без неё вообще никуда.

С другой стороны, несмотря на то, что субъективно тяжесть от пониженной мощности при правильной езде на ТТ ощущается так же, как и от повышенной на шоссере, по факту энергии тратишь всё же меньше, причём ЗНАЧИТЕЛЬНО.



Тут разница даже существеннее, чем между скоростями при равной мощности. Поэтому, кроме очевидного — очень быстрых плоских разделок от 10 до 40 км, ТТ и является идеальным великом для достаточно быстрой одиночной езды на длинные дистанции и для триатлона. Т.к. кроме повышенной скорости, он отличается ещё и повышенной экономичностью (т.е. расходом килокалорий на 1 км пути), что в случае того же триатлона крайне важно. Мы все знаем, на какой вес золота на длинных дистанциях оказываются углеводы :) ТТ-велосипед в умелых ногах сохранит вам немного гликогена для грядущего бегового этапа.

Какие из всего этого делать выводы, решать вам — дорогие триатлеты и велосипедисты, я только выложил кое какие рассуждения и опытные данные ;)

Те, кто дочитал до конца — молодец. Кто дочитал и разобрался — молодец вдвойне. Отмечаемся в комментах! :)
Tags: Велоспорт, Измерения, Наука, ТТ-байк, Физика, Физика велоспорта, Шоссе
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 39 comments