Тести енергоефективності велосипедів

Тести проводяться з використанням електродвигуна, ККД якого був приблизно вирахуваний на основі калібраційних тестів. Заміряєтсья не негайна потужність, а загальна витрата енергії (тобто, електрична робота) в ват\годинах. Знаючи цю витрату, ККД двигуна, дистанцію та час проходження маршруту можна вирахувати швидкість та реальну потужність. Під час тесту показники ватметра знімаються на відео для аналізу вдома. Старт проходить «з ходу», тобто я спочатку розганяю велосипед ще до стартової відмітки на педалях, а в момент проходження лінії старту вмикаю двигун, і знімаю ноги з педалей. Таким чином ватметр не враховує енергію, що витрачена на прискорення.

Я використав електромотор як найдешевший спосіб контролювати передану і витрачену енергію.  Якщо хтось може запропонувати велосипедні поверметри для повторення тестів – залюбки прийму пропозицію.

C-title


 

Відрізок_1130м

Тестовий відрізок зовсім не абсолютна рівнина. Він може виступати як модель відносно рівнинної траси, з загальним перепадом висот близько 1%. Детальніше дивіться в профілі тестового відрізку.

DSCF2572 DSCF2599

DSCF2461


Майже кожен велосипед тестувався двічі – для зменшення вірогідності помилки. Кожен повний тест включає 4 заїзди в обидва боки кожен, в яких були вибрані різні передачі, починаючи від високої (для максимальної швидкості) і закінчуюючи більш низькими – для визначення проміжних точок в графіку.

Раптові загиби деяких графіків угору на швидкостях близько 25 км\год – наслідок перенавантаження двигуна. Якщо я вибрав надто високу (важку) передачу, то електрична потужність зростала сильно, а реальна механічна – лиш трохи, або взагалі лишалась такою ж самою, як і на нижчій передачі. Нажаль, я зрозумів це вже під час останнього тесту, тому не маю можливості переробити тести на максимальній швидкості. Замість цього я просто виключив верхні точки з загнутих графіків. Максимальна потужність знизилась, а три точки, що залишилися, дають правильну картину.

Погодні умови вибирались якомога схожі. Великий вплив має вітер, тому я намагався вибрати для тестування час без вітру (під час світанку, або на самому заході сонця).

Загалом було проведено 61 заїзд по 2.26 км кожен. Тобто, сумарний пробіг за всі тести склав 137 км, і це без урахування дороги до тестового відрізку.


 

Якість асфальту на тестовому відрізку погана. Впевнений, що таке покриття сильно збільшує опір кочення (що стане  темою вивчення в наступних дослідах). Втім, як раз така дорога найчастіше зустрічаєтсья в моїх поїздках.

DSCF2567 DSCF2575 DSCF2576 DSCF2578 DSCF2579 DSCF2580 DSCF2586 DSCF2589 DSCF2590 DSCF2591 DSCF2592


 

Список проведених тестів (клікаючи на назви ви можете перейти на опис кожного з них):

1 – Кабілраційні тести (для визначення ККД електросистеми)

частина перша

частина друга

2 – Лігерад «Колумб 2013» в комплектації МТБ (20\24*2.4)

3 – Веломобіль «Скотчмобіль»

4 – Велосипед «Турист» ХВЗ

5 – Тест на вплив не підресореної маси

6 – Тести двох МТБ

7 – Тести шосейного велосипеда в двох позиціях

8 – Тести лігерада «Колумб 2013» з переднім обтікачем (скорочено на цій сторінці)

9 – Віртуальні тести (порівняння теоретичних моделей з реальними результатами)

Для загальної демонстрації того, як проходили тести, та для приблизного порівняння змонтував відео. Тут варто зазначити, що ані швидкість ані потужність в заїздах на відео не є однаковими.Відео вгорі цієї публікації.


 

Загальні висновки:

Final_

На основі побудованих графіків я зміг виміряти швидкість кожного велосипеда при заданій потужності, та потужність для заданої швидкості.

Максимальна потужність – 203W, мінімальна – 80W. Жоден велосипед не показав середню швидкість, більшу за 26 км\год. Мінімальна швидкість в тестах: 12 км\год, хоча більшість найповільніших заїздів мали швидкість близько 16-ти км\год. Як бачимо, лежачі беруть перші три позиції на швидкості 25 км\год.


 

Потужність при 20 км\год
Потужність при 20 км\год
Потужність при 25 км\год
Потужність при 25 км\год
Швидкість при 120W
Швидкість при 120W
Швидкість при 150W
Швидкість при 150W

 

На менших швидкостях шосер в позиції «лежачи на рулі» витісняє «МТБ лігерад». Також позиції трохи змінюються при зменшенні потужності. Але те, що для мене виявилось приємним сюрпризом, веломобіль «Скотчмобіль» міцно тримає найпершу позицію у всіх режимах. Це явна ознака того, наскільки важливим є повний обтікач, якщо навіть такий кривий дає такий результат.


 

«Колумб-2013 МТБ 24\26*2.4»

«Колумб» в такій комплектації показує явну перевагу над тією ж категорією вертикальних велосипедів (тобто над МТБ). Також видно, як наявність переднього обтікача впливає на енергоефективність при різній швидкості.

Солумб 2013 з переднім обтікачем

Колумб 2013 з переднім обтікачем

Солумб 2013 з переднім обтікачем

Колумб 2013 з переднім обтікачем

Colombo_tables

На швидкості 25 км\год обтікач знімає 8.2% навантаження.


 

Шосер

Шосейний велосипед показав гірший результат, ніж всі очікували. Але повторення тестів тільки підтвердило дані. Детальніше про тести читайте на відповідній сторінці. Проте, так як було проведено тести в різних позиціях, то є що порівняти:

шосер

Те, що при меншій швидкості різниця в ефективності більша, можна пояснити неточністю вимірювань. Хоча, якщо подивитись на теоретичну модель, то там різниця починається при ще меншій швидкості.

Висновок для шосерів:

Пригинання точно дає, як мінімум 8% збереження енергії, і в ньому є сенс навіть на 20 км\год. Якщо вам незручно – вибирайте шосейний лігерад ;)


 

  Особисті враження:

Ці тести, перш за все для мене самого, довели ефективність HPV, і надихають продовжувати працювати для розвитку і удосконалення машин, що рухаються силою людини! Нарешті я маю що показати скептикам, які кажуть, що на наших дорогах ніякої переваги веломобілі та лігеради не мають.

Але, тести також показали, що різниця в ефективності в наших умовах не така велика, як показує теорія. Цю різницю, наприклад спортсмени, легко подолають, видаючи більшу потужність. Тому не варто закидати тренування, якщо ви хочете брати участь у змаганнях.

Фізична форма і ваша потужність мають не менше значення, ніж ваш велосипед.

Не варто порівнювати і спортивні снаряди з побутовими, або туристичними машинами. (Хоча я саме це і робив у цих тестах). Проте я вирішив не тестувати шосейний лігерад, бо якби я робив лігерад для перегонів, то зменшив би запас міцності, що знизило б вагу. У мене немає лігераду для перегонів, а переобладнання «Колумба» не мало сенсу, бо на швидкості 25 км\год він і так був трошки швидший за шосера. Очевидно, що вузькі колеса матимуть менший опір кочення, а значення аеродинаміки зростає зі збільшенням швидкості. Тому шосейний лігерад буде швидшим за шосейний вертикальний, навіть якщо цей лігерад – хайрейсер. Для справедливого порівняння необхідно мати лігерад такої ж ваги, що і вертикальний шосер, а я не маю технологій для таких виробів, та й задачі в мене інші. Якщо хтось дістане фірмовий лігерад для прегонів – я із задоволенням його протестую.

Що стосується побутових та туристичних поїздок, то, я думаю, тут очевидна перевага лежачих в енергоефективності.


 

Що стосується комфорту

Не їздив на вертиклаьних 8 років.

Я намагався бути толерантним до вертиклаьщиків, але всьому є межа.

Не хочу нікого образити, просто описую свої відчуття та враження в моменти поїздки, які я запам’ятав свіжими.

Взагалі не розумію, про який комфорт може йти мова, коли ви сидите на двох кісточках свого тазу? Тут можна говорити про більш жахливі та менш жахливі відчуття, але ні про який комфорт мови йти не може. Вертикальні велосипедисти можуть говорити про комфорт і про те, що потрібно підібрати правильне сідло (до якого все одно потрібно звикати після перерви в катальному сезоні), проте якщо вони не пробували їхати в кріслі,  то їм просто немає з чим порівняти дійсно комфортний велосипед. Під час проведення тестів, коли в мене починала боліти спина, шия або руки (не кажучи вже про кістки тазу), я кожен раз ловив себе на думці, що варто збавити темп і розслабитись. Так я роблю на лігераді, коли втомлююсь. Але засада в тому, що розслабитись на вертикальному просто неможливо. Там весь час потрібно висіти або на ногах, або на тазу, або на рулі. І максимум, що можна зробити – перенести вагу з одних частин тіла на інші. Якщо це комфорт, то йогів, що сплять на цвяхах, також можна назвати любителями комфорту. Коротше кажучи, якщо енергоефективність ще якось можна порівнювати, то в тому що стосується комфорту, говорити просто немає про що. Якби сідло було зручним, то його ставили б на автомобілі на автобуси. Чогось це не так ;) Скрізь де можна, ставлять крісла, особливого якщо це транспорт для довготривалих поїздок. Так за що ж велотуристи, які днями сидять на велосипеді, мають терпіти такі муки?

Далі будуть досліди опору кочення.

13 відгуків на Тести енергоефективності велосипедів

  1. Алексей твоё высказываниё по поводу комфорта, не то что не толерантное, но и предвзятое и субьективное. Хоть мой стаж на лигераде и не большой, я успел оценить его преимущества перед обычным велосипедом. Ты просто живёш в таких условиях где преимущества велосипеда перед лигерадом не имеют значения. А в условиях города у лигерада проявляется больше недостатков. Нельзя однозначно сказать это хорошо, а это плохо. Каждая техника хороша по своему.

  2. А ведь ещё сказывается привычка, ты сам пишеш “не ездил на вертикальном 8 лет”, просто отвык. Я когда учился ездить на лигераде, первое время испытывал жуткий дискомфорт, мозжечок “бил тревогу”, но ничего привык.

  3. Я же не зря написал “Особисті враження:” Мне просто надоело стараться никого не задеть. Когда “вертикальщики” смеются над лигерадами, даже не попробовав, то я терплю. Надоело. У тебя своё мнение, у меня – своё.

    То, что я не ездил 8 лет даёт мне возможность свежего взгляда. Все люди с детства ездят на вертикальном, поэтому они и привыкают. У всех предвзятое мнение на счёт лигерада, но это воспринимается как “так и надо”.
    Я пишу статьи для популяризации альтернативы, а после того, как опять попробовал вертикальные, то понял, на сколько “всё запущено”.

    Для города просто нужен лигерад пониже, чем твой. Я ездил и на веломобиле по городу – очень удобно.

  4. Низький тобі уклін, Олексію, за проведену титанічну роботу!
    Ти 8 років експериментував і вірив у переваги твоїх машин.
    Тепер підтвердив експериментально. Круто!
    Вітаю тебе і всіх нас, захоплених HPV технологіями!

    P.S. мій лігерад зараз у процесі виготовлення. Так хочеться вже їздити з комфортом…

  5. Результаты тестов радуют! Очень благодарен Алексею за эти опыты. Лигерад первый год напрягал, но потом все поменялось на 180 градусов, теперь он вызывает чувство комфорта, радости от удобства. Шоссейником карбоновым иногда пользуюсь, но если лигерад в ремонте и ехать недалеко, а перевозить не больше чем 2-3кг (в маленьком рюкзаке).

  6. Дякую за відгуки! Проведення тестів я давно планував, якщо чесно, то два роки збирався. Сподіваюсь у майбутньому повторювати подібні тести, але вже для порівняння нової HPV техніки з попередніми зразками. Наприклад: на скільки лоурейсери швидші за хайресери? Як впливає наявність даху, або кришки люка “Скотчмобіля” на швидкість? Як зміняться параметри, якщо при тому ж міделі обтікач буде гладеньким?

    Ще багато чого можна дослідити. Я сподіваюсь, що і ці результати, і ті, що ще будуть попереду, допоможуть нашим конструкторам створювати більш ефективну техніку.
    P.S>

    Вже почав робити стенд для випробування коліс.

  7. Не хочу показаться невежей, тебя, Алексей, я уважаю как конструктора и энтузиаста. Просто не терплю когда рекламируют своё методом критики чужого. Преимущество и комфорт лигерада на трассе неоспоримы и без тестов, достаточно чистой логики. Но город это не только дорога, но и дворы, бордюры и тесные квартиры. А насчёт смешков от “вертикальщиков”, так поверь владельцы более крутых великов всегда смеются над “ашанами”, также как и водитель Тойёты всегда будет хохотать над водителем “копейки” . Поэтому и твои творения оснащённые самой бюджетной комплектацией и эстетически не завершённые, без обид, будут смешить некомпетентного обывателя. Как доказательство, я со своим лигерадом, выслушивал больше восхищений нежели смеха.

  8. 1. Cвої зауваження стосовно різниці по енерговитрат можу навести у такому прикладі – випробовував на одній ходовій (2 МК QQ 100 у колесах 26″) та однакових по 2 шт АКБ (липо 12S2Р) та з шинами швальба марафон тур + , у результаті лігерад має в середньому витрату 10-11Втг, а у МТБ (кроскантрійний двохпідвіс) 15-16 Вт/г при швидкісті 40-45км/г. У подальшому ця різниця буде збільшуватися і на швидкісті 65-70 км/г при їзді на лігераді буде витрачатися близько 50% від витрат на МТБ.
    2. Комфорт – лігерад лідер – ловив себе на думці (коли їхав трохи з гірки), що є вирогідність заснути за кермом (не відмічав таке на вертікальних даже при тому, що перший байк був стабільним на швидкості – якось проїхав 12-14 км по трасі не тримаючись руками за кермо).
    3. Лігерад хайрейсер трохи програє у місті, але не сказав б що дуже (єдине незручно коли не достаєшь землі ногами не встаючи). Де дісно вертікальні на мій погляд мають значну перевагу так це на грунті і по грунтовим дуже розбитим дорогам.

  9. Вибачаюсь витрата лігерада 10-11 Втг/км, а МТБ – 15-16Втг/км (трохи спросоння не добачив)

  10. Виталий, я имею право на своё личное мнение, тем более на сайте, посвящённом HPV Как я могу быть не прав в том, что мне что-то не нравится? Это моё личное дело.Рекламирую не конкретно своё, а HPV вообще. Ты можешь сколько угодно говорить о том, что “по логике и так понятно” когда увидел результаты. Ты, например, знал, что на скорости до 15-ти шоссер требует меньше энергии, чем лигерад? Я не знал.

    На моих теста при мощности 70W шоссер с лежаком также показывает лучший результат:
    шоссер с лежаком: 15.0 км\ч
    лигерад с обтекателем: 14.1 км\ч
    лигерад без обтекателя:13.65 км\ч
    шоссер, руки вверху: 13.61 км\ч
    Веломобиль “Скотчмобіль”: 15.67 км\ч

    Тебя меньше критикуют не только по тому, что ты сразу уделил большое внимание внешнему виду и поставил более дорогие компоненты, а в основном по тому, что ты уже известный веломастер, и к твоему мнению прислушиваются. Более дорогие комплектующие, да и сама стоимость шоссера не помогли ему быть эффективней лигерада на скорости уже после 25-ти. Не говоря уже о “Скотчмобиле” который я собирал вообще из хлама, не показывал процесс сборки полностью, чтобы стыдно не было. А вертикальщики критикуют и смеются не только над моими лигерадами, но и над совершенными европейскими веломобилями. Почитай вот: http://velokyiv.com/forum/viewtopic.php?f=115&t=160072&sid=613b18f0d26af9ad7f71ab58cbfe9e42

    Что до бордюров, то вообще-то велосипедистам запрещено ездить по тротуарам. Освоив один лигерад ты не можешь сразу же судить о недостатках всей концепции. Повторю твои слова: у тебя предвзятое отношение. У меня есть моё твёрдое мнение, и переубеждать меня бесполезно. Я ездил примерно равное количество времени на вертикальных и на лигерадах за свою жизнь. Я не верю, что можно называть удобным то, после езды на чём устают сразу несколько частей тела, не участвующих в педалировании. Те кто называет седло удобным просто не имеют альтернативы.

  11. В чём же моя предвзятость? В том что я утверждаю что, каждая техника хороша по своему? Панацея это миф! Я вижу между нами выросла стена непонимания, чего бы мне очень не хотелось. Мне очень нравится то чем ты занимаешься, и готов всячески поддерживать и помогать тебе по мере возможности. И переубеждать тебя я тоже не собираюсь. Я просто выступил в защиту тех “несчастных” и себя самого, которых по сути ты обозвал мазохистами. Это неверный путь популяризации. Это основная мысль которую я хотел донести. А те кто смеются над тобой- невежи, недостойные внимания, такие всегда были и всегда будут, даже если ты построишь самый совершенный в мире веломобиль. Извини что опять не по теме, а ещё лучше после прочтения удали все мои посты.

  12. Ну, сравнение с йогами и мазохисты это, как бы, совсем разные вещи :) Йога даже полезна, говорят.
    С одной стороны я с тобой согласен, что нехорошо писать негатив. Но с другой я описал свои ощущения, и, поверь, не преувеличивал. После двух дней на шоссере сесть на него и усидеть на 3-й день было настоящей пыткой. Запястья у меня болят до сих пор, хотя уже неделя прошла.
    Оно понятно, что ко всему привыкаешь. Мои ощущения свежие, и я описал их. Теперь хорошо понимаю тех, кто говорит, как ужасно ему было поехать в свой первый велопоход, не имея большого опыта езды на велосипеде (за исключением катания в детстве). Те, кто начинает пользоваться велосипедом во взрослом возрасте, страдают намного сильнее, чем те, кто с детства с него не слезает.
    Я не понимаю, что тебя задевает. Если я раскритикую музыку, которую ты любишь, ты можешь сказать, что о вкусах не спорят. Тут та же ситуация.
    Неожиданно оказалось, что лежачий больше подойдёт тем, кто решил сесть на велик во взрослом возрасте, или имеет большой перерыв в езде на седле.

    Удалять твои комментарии я не хотел бы.У тебя аргументированная позиция, просто лично я с ней не согласен. Я считаю, что для города можно сделать лигерад, не уступающий по удобству хранения маневрирования вертикальному велосипеду. Тот же “Ринзлер” – хороший пример.
    У тебя уже выработан стиль езды, который к лигераду не всегда подходит. Для лигерада просто нужен свой стиль (исключающий заскакивания на бордюры), и всё будет не хуже. Например я уже знаю места, где можно даже на веломобиле нормально заехать к нужному зданию, без преодоления бордюров. Или просто оставляю его на парковке для автомобилей, рядом с другими авто. Это совсем не велосипедный стиль. Тем не менее, парковки для авто есть почти везде, в отличии от велопарковок.

Напишіть відгук