Не підресорена маса та опір кочення

Теорія:


 

Вважається, що чим більше не підресорена маса на велосипеді, тим більший опір кочення має цей велосипед. Цілком логічне припущення, адже на нерівній дорозі колесо підстрибує, і підкидає з особою якусь масу. Так як єдиним джерелом енергії на велосипеді є людина, то всі вібрації, стискання пружин підвіски, згинання рами, деформації покришок, підкидання вас, велосипеда і вантажу вгору черпає вашу енергію. А, точніше кажучи, часто марно витрачає вашу енергію.


Більша не підресорена маса вимагає більше енергії для того, щоб іі підняти (наприклад, коли колесо наїхало на камінчик), при чому чим швидшим буде підйом, тим більше енергії потрібно. Так само і чим вищий підйом – тим більше енергії. Якщо при цьому підйомі колесо не набрало достатньо енергії, щоб відірватись від землі, то воно має шанси повернути втрачену енергію (хоча і не всю), скотившись з камінчику. Проте, якщо колесо отримало енергії достатньо для відриву від поверхні дороги, то воно не зможе скотитись з камінчика, бо впаде вже за ним.

Теоретично, менша маса буде швидше реагувати на нерівності, і більше часу по них їхати, а менше – летіти. Більша маса – навпаки, повільніше реагує на нерівності. А, якщо їх розмір примушує колесо злітати, то воно починає втрачати енергію. Втім, тут маю зазначити, що для того, щоб більша маса злетіла – їй потрібно і більше енергії. Тобто, тої енергії, що вистачає для відриву підресореного колеса (бо його не підресорена маса менша) може не вистачати для відриву колеса, що не має підвіски.


 

 Проведення реальних дослідів

Для тестів я взяв той самий відрізок, що і для всіх попередніх тестів. Напишу все повторно для тих, хто одразу зайде на цю сторінку:

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.

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.

Відрізок_1130м

Асфальт на ньому поганий. Але маємо те, що маємо. Я не хочу вимірювати «коней у вакуумі». Ми їздимо саме по таких дорогах, отже на них і міряємо.

Якість асфальту на тестовому відрізку

Якість асфальту на тестовому відрізку

"Скотчмобіль" під час тестів

“Скотчмобіль” під час тестів

DSCF2480

Більшість тестів проводиться в обидва боки тестового відрізку. Проте, сьогодні був дуже сильний вітер. З одного боку він перешкоджав точному вимірюванню, але, так як тести цього велосипеда в штиль вже були проведені, я вирішив провести тест при сильному вітрі, адже це давало змогу виміряти потужність при попутному вітрі, швидкість якого майже співпадала із швидкістю велосипеда в тесті. Так, як досліджувана змінна не впливає на аеродинаміку, а лише на опір кочення, то я вирішив, що буде цікаво заміряти сам опір кочення, бо попутний вітер дав можливість виключити вплив аеродинаміки на шляху «туди». Саме тому в таблиці і на графіках окремо показані середня швидкість і потужність, і окремо теж саме для шляху «туди» (за вітром).

Нажаль, через збій у флешці, я втратив дані про деякі тести. Проте, і того, що залишилось, достатньо для висновків.

Для тестів використаний велосипед “Турист” із жорстким багажником.

Вага, що переносилась з багажнику в рюкзак  – 11 кг (блок аккумуляторів).

DSCF2492


 

Результати:

Результати тесту "не підресореної маси"

Результати тесту “не підресореної маси”

Грфк7

Незважаючи на те, що надягаючи рюкзак здається, що велосипед під вами почуває себе вільніше, насправді той самий багаж, розміщений на багажнику, навіть трошки покращує легкість кочення. До того ж ви маєте вільні плечі.

Розміщення багажу в рюкзаку може бути корисним, наприклад, для стрибків по бордюрах. В такому випадку справді велосипед має бути легким, щоб його можна було піднімати. Але, на реальній дорозі, навіть на поганому асфальті, вантаж в рюкзаку абсолютно не дає переваги. Можливо, це було б інакше, якби я використав шосейні покришки з високим тиском. Я припускаю, що туристичні покришки як раз розроблені для таких доріг, і вони в стані амортизувати нерівності такого розміру досить ефективно. Тиск в шинах: 2.5 бар. Але це тільки припущення. Можливо воно помилкове, а міф про шкоду багажу на рамі роздутий в комерційних цілях… Далі буде.

Більш детальне вивчення цього питання планую продовжити на випробувальному стенді для коліс, в контрольованих умовах.

 

3 коментарі до "Не підресорена маса та опір кочення"

  1. Цікаві досліди, судячи зі свого досвіду я гадаю, що вантаж на багажнику просто не дає зайве підстрибувати велосипеду на нерівностях, бо все ж ми собою аммортизуємо, а тому помічаємо що завантаженний велосипед плавніше іде, можливо це і надає такого відчуття.
    Раніше я багато їздив на гірському велосипеді із рюкзаком на спині (на роботу в центр по 35км на день), це не надто комфортно та і спина завжи мокра під рюкзаком, а на багажнику везти комфортніше і сам велик йде плавніше.

  2. Мені здається що краще треба робити тест на апараті з підвіскою що блокується.Виміряти спочатку на розблокованій підвісці, потім на заблокованій.Так буде більш точно, тому що рюкзак на плечах дає додатковий аеродинамічний опір.

  3. Рюкзак був присутній у всіх тестах. І він не був порожній навіть тоді, коли основний вантаж був на багажнику. А що до додаткового опору, то тут ще питання: чи додає, чи, навпаки, зменшує опір. Рюкзак працює як заповнювач порожнини за спиною, куди завіхряється повітря.

    Тести з підвіскою я також планую робити, але вже на стенді. Пізніше.

Залишити відповідь