Разное

Вело аэродинамика: Исследование: аэродинамика важнее веса колес?

Исследование: аэродинамика важнее веса колес?

Всем давно и хорошо известен факт — чем легче колеса, тем быстрее ты на разгоне, а в некоторых ситуациях и на торможении. Райдеры, которые меняли колеса на облегченные, наверняка, ощущали прирост в ускорении. Адептов этой теории очень много, реже встречается мнение, что вес колес в конечном итоге оказывает меньшее влияние, чем, например, аэродинамика всё тех же колес.
Чего уж тут греха таить, я и сам принадлежал к первым до определенного момента. Мы даже статью писали, где разрушали этот миф. Тем не менее, исходя из исследований датируемых 2001 годом можно утверждать, что вес играет далеко не первую роль в ускорении и поддержании скорости. Когда я впервые увидел эту информацию, то был несколько сбит с толку… как же так, я же сам чувствовал, я же сам крутил эти педали, я же набирал скорость быстрее!?

В разговорах с велосипедными товарищами понимания я не находил, мне никто не верил, все они так же убеждены, как когда-то я — с легкими колесами быстрее разгоняешься. На деле же получается, что для того, чтобы ощутить разницу веса колес в разгоне, ускорение должно быть далеко за пределами физических возможностей человека. С другой стороны, в голове всплывает информация о шоссейных велосипедах для апхила, они-то делаются максимально облегченными. Да, делаются. Да только потому, что тащить в гору легче 6 кг, чем, например, 10 кг. 

В общем, всё это я говорю к тому, что мы в этой статье делаем еще одно наступление на укоренившийся в умах многочисленных велосипедистов стереотип о невероятном влиянии веса колеса на разгон и поездку в целом. Правда, речь пойдет о шоссейной технике, хотя для МТБ все это тоже справедливо. Попадались мне на глаза тесты ребят, которые пробовали даунхил в классических МТБ-шных просторных одеждах, а потом в облегающих кросс-кантрийных. Да, облегающая одежда позволила выиграть несколько секунд времени на спуске, чем удивила испытателя, аэродинамика во всей своей красе. 

Итак, вернемся—таки к колесам и поговорим о них.

1. Чем медленнее, тем важнее аэродинамика.

Ну, до определенного момента. Название первого пункта выбивает из колеи благоразумия. Хотя график именно это и утверждает.

Давайте разберемся с тем, что на нем вообще отображено. График показывает зависимость аэродинамического сопротивления колес от угла атаки колеса. Синяя кривая в самом низу показывает характеристики гоночного велосипеда Argon18 TT, он нам не нужен.

Сконцентрируемся на четырех верхних кривых, они характеризуют аэродинамическое сопротивление велосипеда Cervelo R5 на четырех разных вилсетах от компании Swiss Side. Голубая кривая принадлежит колесам Heidi, красная колесам Hadron 800+ с высотой обода 80 мм, оранжевая Hadron 625 с высотой 62,5 мм и зеленая тем же колесам, но с высотой обода 48,5 мм. 

Что такое угол атаки?

Это угол, при котором колесо встречается с набегающим потоком воздуха (ветра). Если ветер направлен строго по центру, то угол атаки равен нулю, если ветер набегает строго слева или справа, то угол атаки равняется 90 градусам. По сути, мы говорим о рыскании, которое сочетает в себе скорость набегающего потока, его направление и вашу собственную скорость.  

Первая точка посередине графика показывает аэродинамическое сопротивление колес с нулевым углом атаки, оно примерно одинаково для всех моделей. Различия появляются при увеличении угла рыскания. Важно также сказать, что все ободья (кроме одного) выполнены не по классической схеме с прямыми внешними стенками, а по тороидальной схеме. Это значит, что профиль колеса похож на бублик. Такое решение оправдывается лучшими аэродинамическими характеристиками в сравнении с классическим.

Дальше начинается магия. До угла в 6 градусов все колеса наращивают свое сопротивление, но только колеса Heidi сохраняют эту тенденцию вплоть до 12 градусов. Колеса Hadron, наоборот, начинают снижать свое сопротивление с отметки в 6 градусов и начинают его наращивать с 12 градусов.
Так и работает тороидальная форма обода, она призвана снижать боковое сопротивление воздуха. Прямая стенка на Heidi справляется с этой задачей значительно хуже, а скорее вообще не справляется, превращаясь в парус. 

Профессиональные спортсмены ездят на высоких скоростях, где углы рыскания не превышают отметок в 10 градусов, что выясняется на практике. Колесо просто выравнивается потоком набегающего воздуха. Но по графикам мы видим, что работать колеса начинают намного эффективнее при больших углах рыскания. И это удивляет, получается, что чем медленнее едешь, тем важнее аэродинамика колеса в контексте бокового ветра, хотя логика подсказывает совсем другое. Еще интереснее становится, когда знаешь, что аэродинамическое сопротивление растет пропорционально квадрату скорости, то есть, с точки зрения энергозатрат и аэродинамики целесообразнее замедлиться.

2. Неправильная покрышка нивелирует аэродинамику колеса.

Правильная аэродинамическая покрышка часто содержит слева и справа от беговой дорожки некоторый узор, который создает определенную шероховатость поверхности. Она нужна для того, чтобы создать турбулентный слой, который будет удерживать набегающий поток у поверхности обода.

В тестах, о которых мы говорим, принимала участие покрышка Continental GP 4000S, она, как раз, и содержит такой узор. Хотя по мнению исследователей наличие рисунка и хороших аэродинамических показателей в данном конкретном случае лишь совпадение. Тем не менее, некоторые производители учитывают фактор создания турбулентного потока и отражают это в своем рисунке “протектора”. Да, ведь многим эти узоры кажутся необходимым для лучшего сцепления с дорогой, впрочем, это отдельная тема, которую мы тоже обсуждали.
Названные покрышки позволяют сохранять поток воздуха на колесе при углах рыскания на уровне 18—20 градусов. Напротив, покрышки с абсолютно гладким профилем теряют аэродинамический эффект при углах рыскания на уровне 8—10 градусов.
Получается, что выбирая себе крутую и невероятно легкую покрышку для апхила с плоскими боковинами теряешь большое преимущество в аэродинамике. 

3. Вес является второстепенной проблемой почти все время.

На самом деле да, почти каждый раз мы упираемся в проблему аэродинамики быстрее, чем в проблему веса.

Swiss Side проводили тесты отправляя гонщиков на дистанцию в 120 км и подъемом на 1200 метров со средней мощностью 211 Вт. По их глубокому убеждению, так выглядит средний райдер. Что ж, целевая аудитория компании понятна, она не про начинающих и любителей.

Колеса компании выполняются из углеродного волокна, а вот тормозная дорожка из метала, что добавляет к конструкции 100 граммов. Кажется, что это очень много. Но давайте представим, что велосипед весил 8 кг, а стал 8,1 кг при весе велосипедиста в 75 кг. Неужели эти 100 граммов могут сыграть большую роль? Роль — да. Большую — нет.

Три секунды экономии. Три секунды экономии на поездке длительностью в четыре часа. Добавление всего 100 граммов (1,25% от общего веса велосипеда) особой роли не играет. Даже, если мы увеличим вес на 400 граммов, разница по времени составит всего 17 секунд на 120 километрах.

Если же мы увеличим аэродинамическое сопротивление на 1,25%, то гонщик приедет позже на 22 секунды, увеличиваем до 5% и получаем 87 секунд. Всего полторы минуты на 4 часа поездки это немного, да, все верно. Но это намного больше, чем если бы мы увеличили вес на те же 5%.
Цифры говорят сами за себя.

Однако существует переломный момент, когда аэродинамика отступает и на первый план выходит именно вес. На 20 километровом уклоне со средним градиентом 4% или больше начинает играть большее влияние вес, аэродинамика оказывается вторичной.
То есть, при выборе велосипеда для конкретных условий чаще всего придется гнаться не за его низким весом, а за его аэродинамикой. Разумеется, 10 килограммовый велосипед не будет быстрее 6-ти килограммового, у всего есть разумный предел. Но каждый раз, когда захочется сбросить пару лишних граммов, наверное, стоит об этом забыть и позаботиться об аэродинамике велосипеда.

Такие дела, господа, стереотип трещит по швам. Исследования точны и беспристрастны, так как повторяются у каждого отдельно взятого производителя, то есть это не какая-то альтернативная точка зрения, требующая проверки. Скорее утверждение, что легкие колеса быстрее, является альтернативной точкой зрения, к которой стоит относиться с большой осторожностью. 

По материалам Road.cc и Swiss Side

Насколько ваша «аэропосадка» на самом деле аэродинамична?

В триатлоне на длинную дистанцию велоэтап как правило занимает около половины всего соревнования по времени. Также от того, как вы разложите силы на велосипеде будет сильно зависеть последующий бег. Логично, что инвестиции в вашу велоподготовку, инвентарь, байк фит и прочие аспекты чрезвычайно важны. В нашей статье мы подробно рассмотрим способы оптимизации посадки на велосипеде, призванной экономить ваши силы и повышать скорость лишь за счёт аэродинамики.

Часть первая

Оригинал статьи от 2012 года с ресурса https://www.bikeradar.com/road/gear/article/how-aero-is-aero-19273/

Насколько аэродинамична Ваша аэродинамическая посадка?

В первой части статьи рассматриваются преимущества перехода от шоссейного велосипеда к более аэродинамичному разделочному велосипеду, а также выгоды, которые дают аэрошлем и аэроруль. Очевидно, что при таком переходе также изменяется и посадка гонщика. Этой темы мы коснемся во второй части статьи.

Вы хотите стать быстрее на разделке. Вы хотите знать, что если вы потратите Х денег, вы получите в результате Y сэкономленных секунд. Проблема в том, что вы сбиты с толку обилием маркетингового хайпа и научных данных, выплескиваемых компаниями, которые хотят, чтобы вы купили их товары, будь то стильная штучка для велосипеда или время в аэродинамической трубе. С чего же начать?

Давайте сведем размышления к простому вопросу:

Сколько времени вы сэкономите, перейдя от обычного шоссейного велосипеда и шоссейного шлема к креплению на руль лежака, а затем и к настоящему разделочному велосипеду с аэрошлемом? Вот в этом суть вопроса. При том, что всё прочее оборудование (колёса, покрышки, велоформа) остаются прежними.

Ответ поддается количественному определению, но как его найти — следующий вопрос. Нужно понимание того, как это сделать, но большинство из нас этого не понимают. К счастью, есть люди, называемые в веломире инженерами, работа которых как раз заключается в нахождении ответов на эти вопросы.

Авторам статьи была предоставлена возможность поработать с молодым специалистом по аэродинамике компании Specialized, Марком Коутом (Mark Cote), в аэродинамической трубе А2 и на трассе автодрома Lowe’s Motor Speedway в Северной Каролине. Здесь, в центре, принадлежащем Национальной ассоциации автогонок на серийных автомобилях (NASCAR), тратится много денег на тестирование аэродинамики.

Аэродинамическая труба А2, младший брат трубы AeroDYN, используется для тестирования малых средств передвижения и велосипедов.


Данные из аэродинамической трубы специалисты могут сравнивать с данными, полученными на дорожном полотне, используя находящийся поблизости автодром Lowe, представляющий собой овальный трек окружностью 2,3 км. Для тестирования Марк воспользовался помощью Натана О’Нилла (Nathan O’Neill), восьмикратного чемпиона Австралии в раздельном старте, который в последние 8 лет выступал за европейские и американские профессиональные команды.

Как это делается

Измерения, сделанные в аэродинамической трубе, в настоящее время считаются золотым стандартом в тестировании аэродинамики велосипеда. Для наилучших результатов вам необходим велогонщик, способный стабильно удерживать тестируемую позицию во время педалирования.
Вы можете самостоятельно тестировать велосипед, но гораздо разумнее привлечь для этого кого-нибудь еще, поскольку его габариты будут полностью другими. Вам также надо протестировать целый диапазон углов наклона (направлений ветра относительно направления гонщика) для расчета влияния бокового ветра, поскольку аэродинамика значительно зависит от направления ветра.

Недостаток аэродинамической трубы в том, что вы не можете рассчитать управляемость при боковых ветрах, поскольку велосипед закреплен в роллерном велостанке.

Тестирование на улице полезно как более приближенное к реальным условиям. При этом оно занимает много времени, с учетом того, что вам все равно придется контролировать множество переменных.

Даже если у вас в распоряжении есть гладкая плоская трасса и точное измерительное оборудование, такое как имеющиеся у нас шатуны SRM и переносная метостанция, слишком много ветра — и у вас будут значительные ошибки, даже более значительные, чем то, что вы пытаетесь измерить.

Результат — 70 ватт

В конце июля Коут и его команда провели серию тестов, сравнивая стандартный шоссейный велосипед (Specialized Tarmac SL2 с колесами HED Bastogne) с полноценным разделочником (Specialized Transition с колёсами HED3 Trispoke и аэрошлемом Specialized TT3).

Они сравнили данные из аэродинамической трубы с данными тестирования на автодроме Lowe и на велодроме Asheville, полученные после нескольких заездов на 10 миль и на 1 км с постоянной скоростью 40 км/ч.


Им повезло, что условия проведения тестов на улице были почти идеальными, что позволило удерживать погрешность измерения около 2 процентов от общей мощности. Соответствующие погрешности в аэродинамической трубе составляют менее 1 процента. Из этого они сделали вывод, что тестирование на улице подтверждает тестирование в аэродинамической трубе, но не копирует его.

Они также обнаружили, что экономят 60-70 ватт на скорости 40 км/ч при сравнении езды на велосипеде в обычной шоссейной комплектации, что требовало мощности 280-290 ватт, и езды на полноценном разделочном велосипеде (с мощностью 220 ватт). Улучшение аэродинамики позволило снизить мощность на 22-24 процента.
Другими словами, экономия составила 9 секунд на километр, 2:14 минут на 10 миль (16,1 км), 5:33 минут на 40 км и 24:58 минут на 180,2 км (велоэтап Ironman). Короче, если вы можете ехать на дорожном велосипеде 40 км за 1 час, но сделаете это же на разделочном велосипеде с разделочным шлемом, то ваша скорость будет свыше 44 км/ч.

В контролируемых условиях аэродинамической трубы экономия была еще значительнее: 32-34 процента, в зависимости от углов наклона. И это только благодаря аэродинамике. Около 70 процентов всей мощности получено за счет аэро, таким образом 70% от 32-34% — это 22-29% общей мощности. Это почти полностью соответствует 22-24%, полученным на треке.

К тому же, чем сильнее боковой ветер, тем быстрее вы умчите на разделочном велосипеде из-за его парусности…Конечно, если сможете удержать эту супермашину в вертикальном положении…

Копаем глубже

Как мы разобьем эту экономию в 70 ватт? Сколько дает посадка, сколько велосипед, сколько шлем, а сколько колеса? Это как раз и являлось целью данного теста. Поскольку мы на самом деле не тестировали различные конфигурации колеса, то решили остановиться на по крайней мере на 60 ватт экономии.

Марк Коут решил сделать пять протоколов:

1. Шоссейный велосипед Tarmac SL2 | Шоссейный шлем S-Works | Шоссейный руль с загнутыми вниз концами


2. Шоссейный велосипед Tarmac SL2 | Шоссейный шлем S-Works | Лежак, крепящийся на руль


3. Шоссейный велосипед Tarmac SL2 | Разделочный шлем TT2 | Лежак, крепящийся на руль


4. Разделочный велосипед Transition | Шоссейный шлем S-Works | Аэроруль


5. Разделочный велосипед Transition | Разделочный шлем TT2 | Аэроруль


Для каждого протокола мы использовали одни и те же колёса (Roval) и покрышки, Натан ехал в разделочном костюме (skinsuit) с короткими рукавами и с нарукавниками, а также в перчатках с пальцами, но без бахил на туфлях. Масса велосипед+гонщик составила 83 кг.

Все пять комплектов были протестированы на двух кругах (4,6 км) автодрома Lowe на скорости, максимально близкой к 40 км/ч. В тот же день мы повторили эти тесты в аэродинамической трубе.

Во время каждого теста Майк Жиро выступал в качестве контролёра. Он ехал по кольцу на велосипеде со скоростью 32 км/ч с закреплённым перед велосипедом датчиком, измеряющим скорость и направление ветра. Датчик выглядел как гарпун, но, к счастью, китов на кольце не было.

Было ясное солнечное ноябрьское утро, но условия на треке были не совсем идеальными. Мы имели возможность учитывать изменения температуры и влажности, но ветер все немного усложнял.

Данные, полученные на треке

Комплектация Средний расчетный коэф. CdA* Скорость (км/ч) Мощность (Вт)
Шоссейный велосипед | шоссейный шлем | шоссейный руль 0.310 40.10 306.6
Шоссейный велосипед | шоссейный шлем | лежак на руле 0.267 40.27 268.6
Шоссейный велосипед | аэрошлем | лежак на руле 0.256 40.38 261.0
Разделочный велосипед | шоссейный шлем | аэроруль 0.265 40.17 262.9
Разделочный велосипед | аэрошлем | аэроруль 0.230 40.05 229.0

*CdA — Коэффициент аэродинамического сопротивления
(CdA = коэффициент сопротивления х фронтальную площадь)

Положительным было то, что наши предположения оправдались: имелся тот же самый большой разрыв в 77 ватт (25%) между велосипедом в шоссейной комплектации и полностью разделочным велосипедом. И было похоже, половину успеха составила посадка. Но решить, каков был вклад велосипеда, а каков — шлема, было непросто.
Это случилось из-за одного ненадежного момента в наших данных, поскольку в комбинации “разделочный велосипед плюс шоссейный шлем” для скорости 40 км/ч должно было понадобиться скорее 240, а не 263 ватта. Мы подозревали, что это была скорее ошибка калибрации SRM, а не ветер на треке, но на момент публикации это было лишь предположением.

Тестирование в аэродинамической трубе

Когда мы переместились в аэродинамическую трубу Марк повеселел. Там можно было получить качественные, повторяемые данные, которые имели смысл и хорошо сочетались с его значительным опытом тестировщика. Тестирование было проведено под углами наклона в 0 и 10 градусов при скорости ветра 48.3 км/ч (30 миль в час), которую мы экстраполировали до 40 км/ч.

Данные, полученные в аэродинамической трубе

Комплектация Коэф. 0 CdA в аэродинамической трубе Скорость (км/ч) при 278 Вт Мощность, требуемая для 40 км/ч (Вт)*
Шоссейный велосипед | шоссейный шлем | шоссейный руль 0.3019 40.00 278.3
Шоссейный велосипед | шоссейный шлем | лежак на руле 0.2662 41.65 248.9
Шоссейный велосипед | аэрошлем | лежак на руле 0.2547 42.25 239.5
Разделочный велосипед | шоссейный шлем | аэроруль 0.2427 42.90 229.6
Разделочный велосипед | аэрошлем | аэроруль 0.2323 43.50 221.0

*(Мощность, требуемая для 40 км/ч, является исключительно аэро-мощностью, поэтому она значительно ниже мощности, замеренной на треке. С другой стороны, коэффициэнты аэродинамического сопротивления (CdA) на открытом воздухе и в аэродинамической трубе близко сопоставимы. Это лежит за пределами того, что нас интересует.)

Приятно, что у нас есть данный набор протоколов: теперь мы имеем два различных способа сравнения велосипедов и шлемов. Разница между шоссейным шлемом и разделочным шлемом ТТ2 от Specialized составила 8.6 ватт или 9.4 ватт, в зависимости от того, какой протокол мы выбрали.

Разница между шоссейным велосипедом с лежаком на руле и разделочным велосипедом составила 18.5 ватт или 19.3 ватт. Наконец, разница между рамой шоссейного велосипеда и рамой с разделочным рулем составила чудовищные 29.4 ватта. Эта разница стала возможной благодаря изменению посадки гонщика (шоссейный руль против аэроруля).

Вот таковы сэкономленные 60 ватт. Июльские тесты дали экономию в 70 ватт, но тогда же были заменены колеса, поэтому мы можем грубо подсчитать, что колеса HED 3 Trispokes уменьшают мощность на 10 ватт по сравнению с колесами Hed Bastogne.

Поскольку имелись и другие различия (в июле разделочный шлем TT3, а в ноябре — TT2, разделочный костюм skinsuit в июле против шоссейных колес в ноябре), мы должны быть аккуратнее в наших выводах. Но если это сделано, это также показывает, что протестированные колеса Roval что-то подобное “вертолетам” и что колеса Roval сберегли примерно те же 10 ватт, что и трёхспицевые.

Итак, с достаточным приближением, мы можем увидеть отношение затрат на единицу оборудования к экономия в мощности (прим. в ценах на 2012 год)

Цена $/Ватты, сэкономленные при скорости 40 км/ч
Лежак на руле $100-1200 $3.30-$40
Аэрошлем $75-230 $8.30-25.50
Разделочный велосипед $1000-10,000+ $50-500
Аэроколеса $600-$8000 $60-800

Насколько это ценно? Решать вам.

Примечание:

  • Мы использовали только одного гонщика и только один комплект оборудования, что было, конечно, хорошо для контроля переменных, но также означает, что мы не можем делать крупных обобщений. И все же мы их сделали…
  • Иногда снижение требуемой мощности, отмеченное при сравнении шоссейного велосипеда с лежаком на руле и разделочного велосипеда, происходило из-за изменения посадки гонщика, а не только из-за аэродинамики рамы.
  • За исключением “высокого” значения CdA (коэффициента аэродинамического сопротивления) в комбинации Разделочный велосипед Transition | Шоссейный шлем | Аэроруль, тестированной на треке, все прочие коэффициенты CdA были в пределах трех процентов от данных, полученных в аэродинамической трубе. Не идеально, но хорошо для тестирования мощности, как сказал Марк Коут.
  • Вы сэкономите больше времени, но меньше ватт на более низкой скорости при таких же улучшениях. Постоянным является только процент экономии при сопротивлении воздуха.
  • Вы можете быстро и много всего узнать из тестов в аэродинамической трубе, при условии, что с вами люди, которые знают, что делают.

Часть вторая

(Оригинал текста Michael Rich. Aerodynamik im Radsport)

Аэродинамика в велоспорте

Как видно из первой части нашей статьи, не только велосипед, но и посадка гонщика может значительно снизить потери в аэродинамике и увеличить вашу эффективность. Ниже мы рассмотрим это подробнее, используя опыт Михаэля Риха — олимпийского чемпиона 1992 г. в командной разделке, многократного чемпиона Германии в раздельных стартах, в настоящий момент тренера.

Улучшение посадки с помощью теста на велотреке

Вот несколько примеров тестирования на треке, показывающих как мощность соотносится с посадкой.
Как мы видим на фото у гонщика очень высоко подняты плечи и голова. Руки широко расставлены. В результате линия спины изогнута, а фронтальная площадь — большая. А это решающие факторы, увеличивающие сопротивление воздуха.

В первоначальной позиции спортсмену понадобилось 459 Вт при скорости 50 км/ч.

На втором снимке мы видим того же гонщика с оптимизированной посадкой. Чтобы быстро проехать 50 км/ч ему нужно выдать уже всего 432 Вт мощности.


Таким образом, этот гонщик съэкономил 27 Вт менее, чем за 2 часа. В мире профессионального спорта, где разница в 10 ватт на уровне IAS (индивидуального анаэробного порога) определяет, выиграете ли вы или будете в середине протокола, эта цифра огромна.

При просмотре фото также заметно, что изменения не такие уж большие. Им способствовала лучшая растяжка спины и, в результате, лучшее положение шлема и головы.

Другой пример: в позиции 1 гонщику нужно ехать с мощностью 481 Вт (при скорости 50 км/ч).


В позиции 2 нужно всего 449 Вт.


Снова видно, что спина растянута, а шлем лучше прилегает к шее. Эти примеры можно приводить и дальше. Можно сделать вывод, что чем более плоская и вытянутая спина у гонщика, тем более аэродинамична его посадка. Также важно, чтобы шлем прилегал к корпусу.

  • Плотно прилегающий шлем делает вас быстрее
  • Вытянутая, плоская спина делает вас быстрее (если шлем хорошо прилегает)

Это два основных изменения, которые вы можете сделать. Даже без замеров.

Прочие детали, как, например, насколько узко поставлены руки, горизонтальнее или вертикальнее надо расположить предплечья, всегда необходимо проверять индивидуально у конкретного гонщика. Пропорции гонщика имеют решающее значение для обтекания системы и возникающего отсюда сопротивления.
Также важно, чтобы настройка посадки была протестирована на велосипеде, настроенном для гонки. Именно с тем шлемом, который вы действительно используете. Настоящий гоночный костюм и даже колеса используются для тестирования уже позднее.

Фронтальная площадь гонщика

Как мы теперь знаем, фронтальная площадь оказывает большое влияние на сопротивление воздуха и выдаваемую мощность. Чем меньше фронтальная площадь, тем меньше значение коэффициента сопротивления (CdA) и меньше мощность, которую мы должны обеспечить для определенной скорости. Поэтому желательно максимально уменьшить эту площадь. Первый и очень тривиальный пример: ноги должны двигаться параллельно и близко к раме, а не расходиться в форме буквы V, как у некоторых гонщиков. Это обычно является следствием укороченных (нерастянутых) ягодичных мышц. Но об этом позже.
Далее, важно держать плечи и руки активно и осознанно в желаемом положении. Кто-нибудь когда-нибудь спрашивал себя, о чем надо думать во время разделки? Вот о чем вы должны думать!
Эти изменения в посадке должны восприниматься гонщиком, как уже говорилось, активно и сознательно, и требуют постоянной самокоррекции. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы гонщик знал, что ему нужно делать. Осуществить изменения можно только путем регулярных тренировок. В идеале тренер корректирует спортсмена во время тренировки, например, по рации.

На следующих фото можно легко увидеть, как фронтальная площадь при тех же настройках руля, то есть без изменения чего-либо на велосипеде, уменьшается только благодаря активному поддержанию положения плечей и головы. Для пояснения я добавил линии сетки, на которых нулевая точка — это середина выноса руля.

На первом снимке вы можете увидеть классическую, очень глубокую посадку для гонки с раздельным стартом. Руки широко расставлены и слегка опущены.


Обратите внимание на высоту шлема и ширину плеч по сравнению со следующим снимком.

На втором снимке мы видим, как фронтальная площадь значительно уменьшается путём суживания плеч и опускания головы. Плечи сужены где-то на 6 см, а шлем находится на 10 см ниже.


Изменения в этих двух положениях приводят к сокращению на 6 Вт мощности, необходимой для скорости 50 км/ч.

Посадка на шоссейном велосипеде

После атаки Петера Сагана, принёсшей ему победу на Чемпионате мира в 2015 году, все знают, что аэродинамичная посадка имеет значение не только на разделочном велосипеде, но и на шоссейном.

Михаэль Рих вспоминает: “Когда я был шоссейным гонщиком, мы с товарищами по команде устраивали дуэли на абсолютно прямом спуске, ведущем из Woodland Park в Manitou Springs, и там я приобрел кое-какие познания. Спуск имеет градиент около 7%, и я быстро понял, что примерно с 65 км/ч продолжение педалирования (передачи энергии) на велосипеде со стандартным набором передач уже не делает меня быстрее. Однако, улучшение посадки значительно ускорило меня. Часть моих товарищей по тренировкам, которые сидели на велосипеде в обычной посадке (см. Фото 7), слетали с колеса после того, как другие, втянув голову в плечи, “ложились” на свои гоночные машины. Мы достигали скоростей до 80 км/ч.”

Виды посадки на фотографиях представляют собой типичные позиции на шоссейном велосипеде. Фотографии были сделаны во время гонки, гонщики выбирали посадку в зависимости от ситуации. Я сознательно отказываюсь от экстремального спуска а ля Саган, поскольку не могу рекомендовать его по соображениям безопасности.

Я указал рассчитанное значение коэффициента сопротивления и максимально достижимую скорость, чтобы выяснить, какое влияние оказывает фронтальная площадь гонщика на его скорость. Различия иногда огромны и могут быть решающими для гонки. Например, гонщик может оторваться от своих противников на скоростном спуске. Или же спринтер на спуске может вернуться в топ-группу и оттуда выстрелить перед победным финишем.
Мы также можем применить эти знания для одиночного или группового отрыва, потому что каждый малюсенький квант энергии, которую вам не нужно будет вкладывать в работу по ходу гонки, может в конечном итоге решить, выиграете вы или проиграете.

На первом снимке показана привычная всем посадка, в которой гонщики часто едут равномерно или в гору. Очень вертикальное положение, когда гонщик держится за ручки тормозов. Снова обратите внимание на линии сетки, нулевой точкой которой является центр выноса руля, чтобы увидеть изменение фронтальной площади.


Здесь коэф. сопротивления (CdA) находится на уровне 0,302

Максимальная скорость — 61,5 км/ч

На втором снимке мы видим позицию, которая очень часто встречается при длительных попытках одиночного и группового отрыва или при подвозке лидера.


Коэф. сопротивления (CdA): 0,260

Макс. скорость: 65,6 км/ч

Уже есть разница более 4 км/ч.

На следующем фото показана обычная посадка с нижним хватом руля, которая часто используется как альтернатива позиции 2.


Коэф. сопротивления (CdA): 0,251

Макс. скорость: 67,3 км/ч

А вот позиция, находясь в которой вы можете управлять велосипедом на спуске. Это самая быстрая из представленных здесь позиций.


Коэф. сопротивления (CdA): 0,246

Макс. скорость: 67,8 км/ч

Последняя позиция часто встречается в длинных спринтах. Спортсмен садится так после рывка, например, на треке. Интересно, что это худшая из всех представленных здесь позиций. Об этом стоит подумать.


Коэф. сопротивления (h): 0,305

Макс. скорость: 60,5 км/ч

Здесь мы видим, что из-за широко расставленных плечей потери в скорости составляют почти 7 км/ч.

Разница в скорости между лучшей и худшей из 5 представленных посадок составляет 6,8 км/ч при максимальной скорости. Это очень много, и должно мотивировать нас контролировать и, при необходимости, скорректировать правильную посадку в спринте, в отрывах и на спуске. От посадки может зависеть, выиграет ли спортсмен гонку.

Как же мне сесть в такую посадку?

В большинстве случаев аэродинамическое положение — не самое удобное и не простое.
Во-первых, спортсмен должен мобилизовать соответствующие группы мышц. Часто при этом забывают о мышцах живота. Укороченные (нерастянутые) передние мышцы обычно приводят к изгибу в спине и мешают сесть в растянутой позиции. Очень важны, и не только для раздельных стартов, мышцы низа спины (ягодиц). Если они укорочены (не растянуты), спортсмен имеет тенденцию скользить вперед по седлу, а его ноги в крайних случаях двигаются не параллельно верхней трубе рамы. Кроме того, широкий плечевой пояс часто является ограничивающим фактором. Для посадки с узко сведенным плечами плечевая область должна быть очень подвижной, хорошо растянутой и стабилизированной. Не следует забывать о боковых мышцах туловища, которые вносят большой вклад в то, чтобы спортсмен сидел на велосипеде, не раскачиваясь.

Я не буду углубляться здесь в программу растяжки, об этом есть достаточно материала. Наконец, ваш физиотерапевт знает, что делать. Мне важно, чтобы вы не только растягивались, но и стабилизировали и укрепляли мышцы силовыми упражнениями. Потери, возникающие тогда, когда гонщик елозит по седлу или сильно раскачивается, огромны. В принципе, можно сказать, что всё, что у гонщика зажато или болит, необходимо растягивать и стабилизировать.

Новая посадка не может быть закреплена сразу. Если изменения очень значительны, тренер должен поэтапно работать над их усвоением, с тем, чтобы не перенапрягать спортсмена. Весь процесс часто занимает один или несколько месяцев или даже лет. Поэтому я рекомендую начинать готовить к ним гонщика уже на ранних этапах. Это не значит, что он должен немедленно принять некое экстремальное положение. Если стоит такая задача, я был бы очень осторожен и начинал бы такую работу не ранее подросткового возраста. Конечно, это зависит от уровня развития индивидуального спортсмена и от того, насколько хорошо он обучен.
Нам важно знать, что аэродинамическая посадка напрямую связана с хорошо растянутой мускулатурой и стабильным корпусом.

Вывод

Данные этой статьи должны помочь вам решить, имеет ли смысл вкладывать несколько часов тренировок в достижение и поддержание неких видов посадки. Улучшение посадки дает прирост скорости, который не может быть достигнут взрослым спортсменом, тренирующимся по обычной схеме. Примерно 90% энергии, вложенной в работу на ровном участке, теряется в воздухе. Поэтому будет успешным любое, даже самое небольшое улучшение в аэродинамике.

Несмотря на всю эйфорию от улучшения посадки, мы не должны упускать из виду тот факт, что наша главная цель — как можно быстрее добраться до финиша. Я имею в виду, что я часто вижу настройки руля, с которыми тот или иной спортсмен не может двигаться прямо или его сдувает боковым ветром. Конечно, нет смысла настраивать посадку, с которой вы можете двигаться быстрее, но не вперёд, а назад.

Переводы выполнены Наталией Борисовой специально для temptraining.ru

Аэродинамика при езде на велосипеде (калькулятор мощности)

Каждый велосипедист должен преодолеть сопротивление воздуха. Обычные велосипеды, за исключением топовых моделей гоночных велосипедов для timetrial, имеют очень слабые аэродинамические характеристики.

Если форму велосипеда и можно довести до максимально обтекаемой, то с телом гонщика такое проделать невозможно. Можно уменьшить сопротивление воздуха за счет изменения посадки велосипедиста, чем и занимаются на протяжении лет разработчики и экспериментаторы в области велосипедостроения.

Сопротивление воздуха (ветер)

Любой велосипедист знает, что если прекратить крутить педали он остановится, а если будет дуть встречный ветер, то остановка произойдет еще быстрее. Для того, чтобы перемещаться вперед, велосипедист должен преодолеть толщу воздушной массы – на это нужно затратить энергию.

Аэродинамическая эффективность – это обтекаемая форма, которая имеет меньшее воздушное сопротивление, которая позволяет затрачивая меньше энергии ехать быстрее. Чем больше скорость велосипедиста, тем больше энергии он должен затратить на преодоление воздушного сопротивления. Поэтому в подготовке гонщиков к достижению высоких скоростей берется во внимание не только силовая (и другая физическая) подготовка, но и много внимания уделяется аэродинамической посадке.

Аэродинамическая помеха состоит из двух составляющих:

  • лобовое сопротивление
  • трение воздуха

Тупой объект с множеством уступов оказывает большое сопротивление плавному обтеканию воздуха. Кроме того, зоны низкого давления находящиеся за объектом, также оказывают сопротивление движению. Высокое давление впереди и низкое давлением позади велосипедиста буквально тянет его назад.

Разнообразные обтекатели обеспечивают гладкое обтекание воздухом объекта и уменьшают помеху от завихрений. Прямое трение происходит, когда движущийся воздух приходит в контакт с внешней поверхностью велосипеда и гонщика. Для уменьшения прямого трения гонщики используют обтягивающую форму. Она не парусит и снижает лобовое сопротивление. Тем не менее, прямое трение воздуха оказывает меньшее сопротивление, чем лобовое сопротивление.

На дороге с незначительным перепадом высот, аэродинамическая помеха является основным фактором влияющим на скорость велосипедиста и составляет 70-90% от суммарной силы сопротивления. Процентное соотношение меняется при преодолении велосипедистом подьемов, когда скорость езды падает и преобладающей составляющей силы сопротивления становится сила тяжести.

Калькулятор аэродинамической помехи и затрачиваемой мощности.

Введите исходные параметры скорости и антропометрические данные:
Ваша скорость (км/ч) ваша скорость по спидометру.
Скорость ветра (км/ч) со знаком “-” (minus) если ветер попутный, со знаком “+” (plus) если ветер встречный.
Вес в килограммах.
Угол посадки – угол между туловищем и горизонтом. 0 – низкая посадка, 90 – вертикальная.

В результате расчета получаем значение силы сопротивления и величину затрачиваемой мощности для поддержания постоянной скорости

Комментарий к калькулятору

Необходимо иметь ввиду, что полученные рассчеты на этом калькуляторе не учитывают многих факторов и имеют упрощенную схему вычисления. Например, этот калькулятор не учитывает позицию или размер тела, которые также оказывают влияние на сопротивление воздуху. Тем не менее в этом калькуляторе учитывается коэффициент трения. Ну и надо учитывать, что если ввести “нереальные” значения, то в итоге и получим “нереальные” результаты.

Уменьшение сопротивления

Разработчики и изготовители велосипедных рам все чаще применяют в конструкции рам овальные и трубы с каплевидным сечением. Совершенствование колес в плане уменьшения воздушного сопротивления: обычное спицованое колесо создает много мелких завихрений и по сравнению с такими колесами цельнодисковые намного аэродинамичнее, хотя уступают спицованным в весе.

Пока совершенствование рам и компонентов улучшают аэродинамическое исполнения велосипеда, велосипедист является самым большим и бесперспективным направлением. Дело в том, что человеческое тело не очень обтекаемое 🙂 Положение тела на велосипеде крайне важно. Гонщики используют специальные рули, позволяющие расположиться на велосипеде в низкой посадке, при которой значительно уменьшается общая фронтальная площадь и, как следствие, уменьшается аэродинамическое сопротивление. Уменьшение фронтальной площади позволяет увеличить скорость. Дополнительно к посадке применение облегающей одежды может уменьшить трение поверхности тела о воздух.

Лидирование (Drafting)

Лидирование (Drafting, сидеть на колесе) является важной техникой езды в велосипедных гонках. Велосипедист, двигаясь по дороге, оставляет за собой турбулентные завихрения. Эти завихрения создают пониженное давление позади велосипедиста и часть воздушной массы, которая перемещается вместе с велосипедистом. Второй велосипедист, который будет ехать непосредственной близости за первым, будет иметь преимущество в сохранении сил, не тратя их на преодоление воздушного сопротивления.

Лидирование помогает не только второму велосипедисту, но и едущий первым получает от второго некоторую помощь. Едущий второй велосипедист заполняет пространство позади первого, чем уменьшает объем зоны пониженного давления. Так двое велосипедистов, используя лидирование, затратить меньше энергии чем велосипедист, едущий индивидуально, покрывая то же расстояние и одинаковое время. Тем не менее, пока первый велосипедист получает некоторое преимущество в этой ситуации, ему все еще необходимо затрачивать значительно большую энергию чем второму велосипедисту. В гонках на шоссе гонщики группируются в так называемый “пелотон”. Гонщики, которые едут в такой группе могут сэкономить до 40% энергии по сравнению с гонщиком, едущим индивидуально. Чтобы лидирование было эффективным, велосипедист должен быть по возможности закрыт от набегающего потока воздушной массы. Многие профессиональные гонщики, идущие в пелотоне, находятся на расстоянии дюйма друг то друга, меньше расстояние – меньше усилий на преодоление сопротивления воздуха.

Улучшение аэродинамической формы велосипеда — DigInfo.ru

Внешний вид велосипеда принципиально не изменился за 100 лет. В отличие от самолетов, автомобилей, мотоциклов. Может быть так и надо? 

Вопрос на самом деле без подвоха, я действительно не могу дать уверенный ответ. Первые велосипеды, автомобили, аэропланы, мотоциклы были чем-то похожи друг на друга, а еще больше на этажерку на колесах, или на карету. Довольно быстро аэропланы приняли обтекаемую форму, с середины 20-го века тоже самое произошло автомобилями и мотоциклами. Сейчас это происходит с вариантами велосипеда: лигерадами (лежачими велосипедами) и веломобилями. А на собственно велосипедах даже не появляется очевидного улучшения обтекаемости в виде «хвоста» сзади и экрана-обтекателя спереди. Такие обтекатели не ухудшили бы боковую парусность, то есть, с точки зрения техники безопасности ничто не мешает ввести такие обтекатели в традиционный элемент велосипеда (как это имеет место во всяких вариантах мотоцикла). Ссылки на запреты использовать обтекатели в гонках по шоссе вряд ли могут быть объяснением, поскольку есть целый класс велосипедов МТБ, который появился несмотря на всякие запреты. Может быть принципиально улучшать аэродинамику велосипеда просто не целесообразно?

Что-то в этом есть. Обтекаемые формы самолетов появились не сразу. Достаточно вспомнить легендарный У-2 («Небесный тихоход»). Чем-то похож на велосипед 🙂 Скорости полета чуть больше 100 км/ч. Обтекаемость у самолетов появилась, когда скорости стали в разы больше 100 км/ч. Автомобили, когда ездили со скоростями менее 50 км/ч, тоже не особо блистали обязательными сейчас формами. Интересно отметить, что в середине 20 века была как бы мода на обтекаемость, видимо не на пустом месте, но потом она прошла. Видимо не оправдала ожиданий.

Вернемся к скоростям велосипеда «обычного». Это крейсерская скорость 30 км/ч. Но сначала рассмотрим скорости еще ниже. Скорость идущего человека 5 км/ч. Нужна ли аэродинамика на таких скоростях? Конечно нет, иначе бы природа позаботилась бы об обтекаемой форме человека. Как у дельфинов, например. Да и сам человек, как только погружается в воду, то быстро принимает обтекаемую форму, чуть ли не на уровне инстинктов. То есть, для идущего человека аэродинамикой можно пренебречь. Теперь рассмотрим бегущего человека, для начала с «неспринтерской» скоростью 10-12 км/ч. Что-то не заметно, чтобы бегун хоть как-то стремился принять обтекаемую форму, хотя бы нагнул корпус вперед. Теперь рассмотрим рекордсмена мира, У. Болта (Usain Bolt). На 100 метровке 37.6 км/ч (100 метров за 9.58 сек), вполне велосипедные скорости. И тоже, несмотря на рекорд, никакой попытки принять обтекаемую форму. Настораживает. В сети тиражируется статья от 2013 года, в которой ученые на основе скоростной видеосъемки определили расходы энергии и затраты на сопротивление воздуха. Цифры получили как и для велосипеда, Болт боролся с воздухом. Но при этом, мало того, что ему насчитали коэфф. аэросопротивления больше, чем у среднего человека, так еще борьбы этой все-таки не видно.

Рассмотрю, казалось бы очевидный подход к улучшению аэродинамики велосипеда при помощи обтекателей. Берем данные по механизмам аэросопротивления. Основная причина — турбулентность, поскольку именно это описывается затратами сил в соответствии с квадратичной зависимостью от скорости (или кубической для мощности). В сети мне больше всего понравилось компьютерное моделирование потоков компанией Swiss Side  для модели реального гонщика. Обычным дымом в трубе так хорошо турбулентность не обозначить. Хорошо видно, что главный источник турбулентного торможения это сам велосипедист, не спасает даже комбез и шлем-капля. Вылизывание обтекаемости самого велосипеда при этом мало что дает.  Лучшей из аэродинамических форм считается капля с длиной равной 4-м поперечным диаметрам. То есть, нужно просто накрыть зону турбулентности такой каплей и проблема решена. Действительно, такие эксперименты были и даже дали результаты, первые рекорды скорости (пока они не перешли к лежачим велосипедам). Есть даже упрощенные варианты, в виде довольно комичных «мешков», которые со временем могут стать вовсе не смешными, а наоборот смешно будет без такого мешка 🙂 Появляется проблема бокового сноса от проезжающей фуры, но можно чего-нибудь придумать при желании. Но подчеркну еще раз, желания этого не видно 🙂  По каким-то причинам даже подседельную сумку не делают в виде «профиля», можно было бы взять в готовом виде из обтекателя велосипеда в соревнованиях, которые проводятся параллельно speed-ski.

Попробую теперь с другой стороны, учитывая, что скорости велосипеда находятся между бегущим человеком и старинным автомобилем, определить, действительно ли нужны принципиальные аэродинамические улучшения. Начну с часто приводимых рисунков с иллюстрацией коэфф. обтекания тел различной формы с выделением в качестве лучшей формы капли. Сразу бросается к глаза, что основное отличие формы-капли это отсутствие турбулентности в обтекающем потоке. Даже больше, возможно, что столь резкое отличие коэфф. сопротивления обусловлено как раз отсутствием турбулентности (точнее она сводится к пограничному слою, но это мы пока не будем рассматривать, как и специальную «турбулизацию» типа шарика для гольфа). На самом деле эта картинка хороша только как сравнение формы тел в условиях, когда одни тела образуют турбулентность больше, чем другие. При медленной скорости потока турбулентности может и не быть. На картинке показано обтекание формы типа шар (цилиндр) при разных скоростях потока. Обратим внимание на первый случай: ламинарное обтекание шара.4, и от перьев и прочих мелочей размером 1 см, еще в 5 раз меньше, Re от 2 000 до 10 000. 

По значению чисел Рейнольдса видно, что о ламинарном течении воздуха можно забыть. Воздух это не та среда. В принципе ничего странного в этом нет. Представим себе надувной шарик, по которому ударяем рукой, чтобы он отлетел как можно дальше. Довольно быстро шарик замедлится и начнет медленно опускаться на пол. Это и есть ламинарное движение. Скорости предельно низкие по сравнению даже с движением руки. У дельфинов и рыб на самом деле тоже не все «гладко» с ламинарностью, но сейчас не будем об этом 🙂

Интересно другое. Диапазон чисел Рейнольдса для велосипедных скоростей и размеров показывает, что поток находится в переходном виде от «обычной» турбулентности до «плотносжатой», которая, если смотреть чуть издали на поток не особо отличается от ламинарного обтекания (внимание!) тела формы капли вместо шара. 

Придется рассмотреть этот диапазон подробнее. 

При достижении Re = 10^3 (в случае велосипедиста с характерным размером 0.5 м это скорость 0.1 км/ч) коэфф. аэродинамического сопротивления не изменяется, а само сопротивление зависит от квадрата скорости. Завихрения за велосипедистом разлетаются во все стороны, возможно даже и вперед. При подходе к скорости 10 км/ч (на рисунке этот диапазон, соответствующий верхней строчке таблицы отмечен красным), зона турбулентности сжимается потоком и все больше похожа на каплевидный хвост. Далее турбулентность распространяется навстречу движению и в конце концов охватывает велосипедиста целиком, как бы отделяя его от потока «воздушной подушкой». Это соответствует резкому (в пять раз) уменьшению коэфф. сопротивления. Шероховатость поверхности  (на графике это красная пунктирная линия) способствует достижению этого эффекта на меньших скоростях движения, но потом сила сопротивления чуть больше, чем при гладкой поверхности. В рунете есть ссылка на пособие по аэродинамике с еще более наглядной картинкой, причем почти соответствующей нашему случаю, то есть уже в виде силы сопротивления для тела в воздухе (правда размером 0.25 м).

Отмечу, что скорость «кризиса» в км/ч, как рассматривалась выше, будет в диапазоне 65-83 км/ч. Это слегка не совпадает с верхним графиком в «рейнольдсах», но тем не менее качественное совпадение есть, в верхнем графике шар диаметром 0.25 м тоже будет на велосипедных скоростях «слева от кризиса»

Думаю, что именно после такого падения сопротивления имеет смысл говорить о принципиальной пользе тела каплевидной формы. Насколько понимаю, с этого диапазона начинается аэродинамика самолетов, когда можно просчитывать профили крыла, подъемную силу, управление рулями оперения и элеронами. Но если скорость самолета вдруг резко снизится, все это перестает работать и он сваливается в штопор из которого сложно выйти, поскольку управление не работает, как и вся остальная аэродинамическая система. Как рассматривал выше, при таких скоростях, не зависимо от действительной формы тела, обтекание его происходит как каплевидного. Поэтому и падает  коэфф. сопротивления. Казалось бы все хорошо. Но это состояние не стабильно. При поворотах, изменении потока и т.п. «турбулентый хвостик» может оторваться от тела и его нужно будет нарабатывать снова. Если закрепить форму потока реальным каплевидным телом, обязательно сохраняя «турбулизацию», то есть «воздушную подушку» вокруг тела, то такая система будет стабильна к поворотам и всяким флуктуациям потока.

Вот еще картинка чуть более громоздкая, но тут есть сравнение с добавлением реального хвостика к сфере (то есть как бы переход к телу каплевидной формы). 

Зеленым отметил «перья» велосипеда (нижняя строчка таблицы), синим трубы рамы. Из рассуждений следует, что каплевидная форма на перьях не нужна (разве что для красоты), на раме в общем-то тоже, но не повредит. А для более крупных форм (отмечено красным), капля желательна. Первое, что приходит в голову — это шлем-капля. Это самое простое 🙂 Причем обрабатывать он будет не всю форму велосипедиста, а только голову. А вот подседельная сумка в виде аэро-хвостика получается совсем не нужна.

Поскольку велосипед (да и бегун спринтер) работает в диапазоне скоростей где важна турбулизация (охват всей поверхности тонким турбулентным слоем), то нужно рассмотреть подробнее шероховатость поверхности. Наиболее ярко это применяется в мячиках для гольфа. И это единственный успех, который приходит в голову. В виде моды и экспериментов такое тиснение поверхности время от времени появляется в самых разных областях (например, в горных лыжах), но по-моему нигде пока не закрепилось. Как видно из графиков, шероховатость позволяет сдвинуть резкое падение аэросопротивления в сторону меньших скоростей. 

Это — плюс. Но во всех остальных диапазонах — минус. При больших скоростях, когда турбулизация и так имеет место, шероховатость не нужна, даже вредит, поскольку не дает турбулентому слою стать тоньше. В общем, выступает как обычная шероховатая поверхность. Да и при низких скоростях, когда есть так же «обычная турбулентность», плохая поверхность тоже хуже. Тем не менее, поскольку скорости 10-50 км/ч соответствуют переходным режимам, сложно сказать наверняка, какая поверхность лучше, поэтому эксперименты идут вовсю. Вот, например шлем-капля для велосипеда. И аэроколеса. И даже фляга. 

В беге тоже есть попытки уделить внимание «тиснению». Видимо сложно принять, то, что У. Болт так быстро пробежал в обычной одежде, не будучи одет как инопланетянин или конькобежец 🙂

Собственно, вот и все вводные данные. Теперь остается рассмотреть, что с этой информацией можно сделать. Итак, с точки зрения аэродинамики велосипедист и велосипед сводятся к набору цилиндрических и шарообразных форм различной величины. Очевидно, что если можно без существенного увеличения поверхности и веса изменить часть форм на каплевидные, то это не вредно сделать. Не зависимо от того, какое это даст преимущество. Разумеется, если есть возможность снизить площадь лобового сопротивления, это тоже нужно делать, но в этой заметке речь не об этом, а об улучшении аэродинамической формы за счет дополнительных обтекателей или о специальном увеличении шероховатости поверхности. Для этого нужно понять, в каком диапазоне турбулентного обтекания мы находимся. И вот здесь, несмотря на подкрепленные цифрами рассуждения, приведенные выше, есть сильно настораживающие моменты, которые никак не согласуются с реальным опытом 🙁  Их всего два. Первый момент это резкое падение аэросопротивления при достижении некоторой скорости, которая к тому же является «водоразделом», при скоростях выше нужно уделять повышенное внимание каплевидным формам, а «тиснение» поверхности может сдвинуть этот водораздел в сторону низких скоростей. Второй момент это насколько все-таки существенна каплевидная форма при скоростях существенно ниже этой «водораздельной». По этим двум моментам у меня нет ясности, поэтому четких выводов даже для себя сделать не могу.

Анна Фенингер (когда было снято, теперь — Анна Файт). Супергигант, скорость примерно 120 км/ч

Начну с первого момента. Понижение аэросопротивления в виде скачка должно ощущаться как «пробивание стены» при достижении пороговой скорости. Испытываю иногда похожие ощущения при педалировании в гору, когда увеличение мощности/скорости через «не могу» приводит к тому, что подключается инерция, которой так не хватает при движении в гору. Эта инерция помогает сглаживать неровности дороги и неровности выдаваемой мощности при педалировании. В результате «пиковые» усилия на педалях уменьшаются и педалировать становится легче.  В аэродинамике такого «пробивания стены» не испытывал ни разу, хотя когда едешь с горки, то набрать скорость выше 50 км/ч довольно легко. В горных лыжах легко набираю скорости гораздо выше велосипедных и тоже никаких скачков уменьшения сопротивления воздуха не ощущаю. И пока ни разу не слышал, чтобы ощущал кто-то другой. Может быть все дело в том, что нельзя сумму туловища, рук, ног и деталей конструкции велосипеда сводить к сумме цилиндров и сфер? Происходит усреднение, поэтому скачка нет. Но уменьшение аэросопротивления не ощущается и без скачков, и не вычисляется из замеров скорости в зависимости от наклона. Коэфф. аэродинамического сопротивления остается постоянным вплоть до… допустим 120 км/ч («обычные» горнолыжные скорости на супергиганте и спуске). Это действительно странно, поскольку в сети, помимо приведенных выше графиков, которые могут быть иллюстрацией лишь качественных рассуждений, есть и экспериментальные данные. 

Красным, как и выше отмечена область для цилиндра диаметром 0.5 м на воздухе при скоростях от 10 км/ч до 50 км/ч. Постоянный коэфф. аэродинамического сопротивление (область левее отмеченной красным цветом на графике) соответствует при «горнолыжной» скорости 120 км/ч характерному диаметру цилиндра всего навсего 4 см. Согласиться с тем, что характерные размеры человека не больше 4 см, я не могу. Это все-таки не мячик для гольфа 🙂 Поэтому пока вынужден считать, что аэродинамическая модель к спортсмену не применима, будь то велосипедист, спринтер или горнолыжник. Поэтому ни о каких «улучшайзингах» в виде тисненой поверхности, плавников на спине, хвостов, «засидельных» сумок с аэропрофилем, обтекателей на руле, с точки зрения теории говорить не приходится. Хотя интересно было бы добраться до аэродинамической трубы и попытаться «пробить стену». Многое бы прояснилось 🙂

Теперь чуть рассуждений о втором моменте. Насколько может уменьшить сопротивление каплевидная аэроформа при низких скоростях? Низкие скорости подразумевают, что есть турбулентность, но нет «турбулизации» — хорошего, похожего на ламинарное обтекания формы. То есть происходит существенный отрыв линий обтекания от поверхности. 

В пользу «капли» обычно приводят рисунок подобный этому. Первые четыре фигуры показаны при одинаковой скорости потока, равной, если диаметр 0.5 м, 10 км/ч, нижняя сфера при скорости 100 км/ч. Этот рисунок призван иллюстрировать, что сопротивление определяется поперечным размером зоны турбулентности. На капле «отрыв» линий потока происходит на «хвосте», поэтому турбулентность такая же как у цилиндра размером в 10 раз меньше. У меня есть некоторые сомнения в такой разнице  «медленного» обтекания капли и цилиндра, поскольку есть и другие рисунки, отдельно про каплю. Здесь показано, что носовая часть фигуры разрезает поток ламинарным образом, а хвостовая часть никак не может заставить поток «схлопнуться», поэтому возникает зона турбулентности, в том же месте, где у цилиндра, когда фигура начинает сужаться. Или (еще один) рисунок отдельно про цилиндр. 

Здесь показано, что при довольно низких скоростях начинает образовываться турбулентный хвостик, который, как и в случае рассмотренных в начале заметки потом не сильно отличается от такового у капли.

Так что, к сожалению по низким скоростям тоже ничего сказать нельзя. Невозможно заявить наверняка, что каплевидная (аэродинамическая) форма элементов и аксессуаров велосипеда что-то даст, но и отрицать этого тоже не нужно. Для себя отмечу эстетическую составляющую аэродинамических форм. Это — красиво. Наверное потому, что сразу кажется, что этот аппарат поедет быстро, а гонщик, точнее пилот просто герой 🙂 Наиболее заметно это в веломобилях. Приходится одергивать себя и напоминать, что мощность «мотора» такого болида всего около 1/4 лошадиной силы.

Подводя итоги, можно сказать следующее. При скоростях до 20 км/ч особенно беспокоиться об ародинамике не нужно. Не из-за того, что с аэродинамикой все в порядке, а из-за того, что затраты сил на преодоление сопротивления воздуха не столь существенны. Далее от 20 до 30 км/ч как бы первая зона вопросов, которые совсем не решены. С точки зрения выдаваемой мощности это как раз скорости, когда можно ехать долго и комфортно. При скоростях выше 30 км/ч при борьбе за уменьшение аэродинамического сопротивления на первом месте не улучшение аэродинамических качеств, а уменьшение лобовой площади, которое определяется возможностью все еще выдавать мощность на педалях. Аэродинамика здесь может помочь и помогает. В настоящее время стараются сделать как можно более обтекаемым велосипед, колеса, форму, шлем. Можно ли принципиально улучшить аэродинамику при помощи запрещенных ныне обтекателей спереди, сзади, в зоне ног — выяснить пока не получилось.

Поиски продолжаются 🙂



 

 

Вадим Никитин

 

на начало страницы

Взята ли вершина аэродинамики? — blog.slopestyle

Вашему вниманию отличная статья от наших коллег из журнала Cyclist (cyclist.co.uk). Аэродинамика — насколько мы близки к максимуму и что нас ждёт, когда максимум будет достигнут? И нужна ли аэродинамика вообще, если речь не идёт о профессиональных гонках?

 

Текст: Joseph Delves, фото: Tapestry

Оригинал статьи CYCLIST.CO.UK

В мире велоспорта аэродинамика продолжает увеличиваться, но сколько скорости мы можем реально выжать из нашего «набора», и? наконец, стоит ли оно того вообще?

 

Как супермодели из девяностых, велосипеды становятся выше и тоньше. Каждый игрок на рынке среднего класса уже предлагает аэродинамические трубы, интегрированный кокпит и высокий профиль колёс.

Одно время аэродинамика была прерогативой особой породы гонщиков раздельного старта, с их шлемами-капельками и быстрыми носками, но однажды наука получила свой путь в массы. Только нужно ли нам это на самом деле?

Абсолютно необходимо, если следовать Натану Берри, инженеру, благодаря которому велосипеды Cannondale обтекаемые настолько, насколько это возможно. Он верит, что практический подход к аэродинамике – возможно, самый большой шаг в создании велосипеда, из всех, какие мы видели. «Но так как он невидим, владельцу трудно оценить это».

Для примера, Берри приводит победу Винченцо Нибали на Милан-Сан-Ремо 2018. Сбежав на коротком финальном подъёме в Поджио, за 6 километров до финиша, итальянец достиг вершины с 12-секундным отрывом от остальной толпы.

Он растерял эти секунды на последних трёх километрах, столкнувшись с заряженной финишёрской группой, но ему хватило времени, чтобы вскинуть руки в победном жесте.

Нибали взял эту примечательную победу в седле аэробайка MERIDA REACTO, а не на классическом SCULTURA, на котором он ездил предыдущие попытки.

nibali (vincenzo) — (ita) —

«У меня нет данных о разнице между двумя велосипедами, но я предпологаю, что она огромна» говорит Барри. «Если говорить о цифрах, с которыми я работаю каждый день в Cannondale, сравнивая SystemSix с обладающим меньшей «аэродинамикой» SuperSix, на гоночных скоростях разница составляет около трёх секунд на километр. Эта разница полностью определяет, пересечёте ли вы финишную черту первым, или останетесь позади неё.

Правила и ограничения.

Воздух как стена. И эта стена становится жёстче по экспоненте, когда вы разгоняетесь На скорости 45км/ч, порядка 90% сопротивления движению составляет сопротивление воздуха. И вам нет необходимости становиться Винченцо Нибали, чтобы ощутить преимущества лучшей аэродинамики.

«В 1930е, люди начали эксперименты с обтекателями, и неожиданно выросли цифры рекордных скоростей», говорит Берри. «Все удивлялись, видя Y-образные формы велосипедов или, например, велосипед Lotus, представленный в конце 1980х, а потом вмешались UCI и решили, что велосипед должен выглядеть так, как его представляет себе большинство людей.

Целая книга правил рассказывает нам, какие формы должен иметь велосипед и экипировка спортсменов, с которыми можно соревноваться. «Мы просто считаем это за условия, в которых нам предстоит работать», говорит Берри.

«Если тебе нужно установить трансмиссию Shimano, вы должны понимать, что все компоненты необходимо установить в определённых местах. В любом случае, вы будете извлекать максимальную пользу из того, что вам говорят делать».

Продвинутые «карбоновые» технологии и гидродинамическая симуляция дали возможность производителям создавать обтекаемые конструкции, которые даже с учётом ограничений превращаются в быстрые велосипеды. Но при этом, аэробайки гораздо сложнее продать, по сравнению с велосипедами, имеющими классическую раму. Почему так?

«Людям нужна эффективность, но всегда есть то, чем они не готовы пожертвовать взамен», говорит Берри. В большинстве случаев, он считает, что это вес.

«Для большинства спортсменов, инвестиция в аэробайк и соответствующую экипировку принесёт больше пользы, чем экономия веса. Но этого не происходит»,

Причина – вес это то, что непрофессионалу просто определить и оценить, тогда как аэродинамика это то, во что требуется поверить. Тем более, даже в мире стремительно развивающейся науки, аэродинамика часто просто игнорируется.

«Велоспорт на удивление консервативен. Мы провели 100 лет разбираясь с весом и лишь десять из них мы обращаем внимание на аэродинамику», говорит Берри. «Гонщики вообще удивляют. Спросите их про раздельный старт, и услышите оды аэродинамике. Но предложите им её на шоссейной гонке – им это не интересно».

Под прицелом скоростного радара

Так что же делать, когда аэродинамически-эффективные велосипеды имеют преимущества, но до сих пор не получается убедить любителей, а зачастую, даже профессионалов?

В случае большинства марок, ответ – сделать аэродинамику одним из хайлайтов, особенностей, а не строить презентацию лишь вокруг неё одной. Cannondale недавно переработал флагманскую линейку, в которой SuperSix Evo изменил свою традиционную, круглую форму труб на более современную, с низкими верхними перьями и усечённым аэродинамическим профилем. Фокус был взят на вес и качество движения в большей степени, чем на аэродинамику.

Похожее происходило с другими популярными гоночными линейками, такими как Specialized Tarmac, Scott Addict и BMC Teammachine. Каждая из них имела хорошую «горную» репутацию и достойное качество движения, но теперь ещё и с бонусом в виде аэродинамики. Частично, недостаток внимания к аэро-аспектам стало следствием того, что желание улучшить аэродинамику в одно время попросту вышло из под контроля.

«Погоня за аэродинамикой дошла до той грани, где люди, покупающие эти велосипеды, обнаруживали их бесполезность» говорит Жерар Врумен, со-основатель Cervélo владелец 3T и Open Cycle.

«Они идеально подходят для профессиональных гонок на гладких, закрытых дистанциях, но для обычного человека, в городском трафике с выбоинами на асфальте, они бесполезны. Взгляните на геометрию. В каталоге всё на удивление прекрасно интегрировано, но стоит добавить пару спейсеров, чтобы можно было дотянуться до руля, и неожиданно вы получаете плохо сложенный паззл.»

Врумен верит, что не вкладывая усилия в комфорт, индустрия стоит на месте уже 20 лет. «Я сам был отчасти виновен в этом, во то время, когда был в Cervélo», говорит он.

«Разделочный P4 – моё любимое творение, но дружелюбность – не то слово, которым его можно описать. Задний тормоз работает не лучшим образом, исполняя свою основную фукнцию, но он хорошо аэродинамически спрятан. Прекрасно интегрированная фляга делает велосипед быстрым, но до неё трудно добраться, а треугольная форма – не самый удобный вариант, чтобы пить. Это тот самый случай, когда инженерные решения зашли слишком далеко».

Врумен считает, что компании должны предлагать аэродинамику  обычным клиентам в будущем.

«Аэродинамика делает тебя быстрее, но только не тогда, когда в жертву ей приносится всё остальное. Я предпочёл бы делать что-то аэродинамическое вокруг основы, которая заведомо работает. Для некоторых марок, первым шагом стала возможность ставить на аэробайки широкие покрышки».

«Я взял покрышки в качестве отправной точки и создал конструкцию вокруг них. Я ориентируюсь на платящего деньги владельца. Это трудно делать, когда создаёшь велосипеды для профессиональных гонщиков, которые не хотят резину 30мм, и потом пытаешься продать их клиентам».

Врумен верит, что многие велосипедисты оценят универсальность и комфорт среднего гравийного велосипеда, вместо тех, которые выбирают агрессивные профессиональные спортсмены. 3T Exploro, который он сделал не так давно, стал первым в мире аэро-гравийным велосипедом.

«Гравийный велосипед» – тупое название», говорит он. «Для большинства людей это велосипед, чтобы кататься везде, включая асфальт. На асфальте же действут те-же правила, как и для шоссейника – так почему не улучшить аэродинамику?»

«Бездорожье – да, быстро ты не поедешь, но как быть, если ты едешь со встречным ветром, который дует со скоростью 50км/ч? Твоя скорость относительно земли будет 10км/ч, но относительно ветра, ты движешься со скоростью 60км/ч и твоя рама, колёса и одежда всё ещё имеют значение».

Цена скорости

Как Врумен и подсказывает, аэродинамика должна быть встроена в каждый велосипед и элемент экипировки, так почему же мы не видим её на любом ценовом уровне? Причина – исторически, это очень дорого – сделать что-то аэродинамическим, трубы с огромными вентиляторами не стали дешевле.

«Есть лишь несколько компаний, которые относятся к этому серьёзно», говорит Врумен. «Для остальных это лишь маркетинговый трюк, как краска или замысловатая форма труб».

Одна из компаний, решивших изменить взгяд и оценку аэродинамики – производитель колёс из Сассекса, Hunt. В 2017 году они наняли инженера по колёсам Луизу Граппоне, которая ранее работала в авиации, до момента начала сотрудничества с 3T и Campagnolo.

Обычно, программы, используемые в аэрокосмической и автомобильной промышленности для создания и тестов аэродинамичиских конструкций, имеют огромную цену, но теперь они могут быть приобретены по подписке, к тому же облачные вычисления стали дешевле.

«К тому же, нам больше не нужно покупать собственные сервера или невероятно мощный компьютер, чтобы запускать среду разработки», говорит Граппоне.

Никто не делает программное обеспечение только для нужд велоиндустрии, поэтому большая часть её работы – адаптировать то, что у неё есть. «Это означает, что мы можем начать играть с нашими идеями не имея под рукой аэродинамической трубы. Сейчас задача – сделать всё ещё лучше. Модель каждого колеса состоит из практически девяти миллионов ячеек данных».

Другими словами, всё это требует по прежнему огромного количества времени, чтобы улучшить форму колеса в виртуальном пространстве и огромного количества денег, чтобы простестировать новые формы в реальном мире с помощью аэродинамической трубы.

Тем не менее, есть и позитивные изменения: чем лучше результат в виртуальной реальности, тем меньше времени потребуется на тесты, что в свою очередь, сделает аэродинамически эффективные колёса и компоненты дешевле.

По словам Граппоне, это признак того, насколько продвинутой становится велоиндустрия. «Раньше, ни один аэрокосмический инженер не стал бы этим заниматься», говорит она. «Сейчас это не менее стоящее дело, чем автомобильная промышленность».

Что дальше?

Врумен верит, что пока UCI не ослабит свои рамки относительно того, каким должен быть шоссейный велосипед, мы будем находится очень близко к пределу возможностей аэродинамических конструкций.

«Я не думаю, что велосипед сам по себе может быть намного быстрее», говорит он. «Можно добиться существенных улучшений от гонщика – легальным или нелегальным путём. Сейчас речь идёт скорее о мощности, чем о сопротивлении. Мы достигли пика в вопросе аэродинамики, и разработчики ищут способы сделать велосипед более комфортным и интересным.

Берри верит, что интеграция компонентов и аксессуаров для всех типов велосипедов и есть следующий шаг. «Мы интегрируем множество вещей, но вне гоночных задач, мы лишь касаемся поверхности. Когда речь заходит об отсеках для хранения, свете – сделать можно очень многое».

Аэробайки становятся легче и универсальнее, классические шоссейники становятся более аэродинамическими. Берри видит, как круги на диаграммах начинают сходиться – производители приходят к выпуску моделей, подходящих всем.

Что бы не происходило, серьёзный подход к аэродинамике становится обязательным для производителей, стремящихся сделать лучшие велосипеды. Хотя главные цели уже достигнуты, существует огромный интерес в достижении тех, что ещё остались. Это приведёт к тому, что велосипеды станут ещё быстрее, комфортнее и дружелюбнее к пользователю.

Тем не менее, пускай гонщики и обычные велосипедисты всё настроены скептично, у тех из них, кто дружит с наукой, есть шанс одержать победу над своими соперниками. А мы видимо ещё несколько лет будем бороться за вершины аэродинамики.

Поделиться

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  Tweet

7 простых способов стать быстрее и аэродинамичнее во время езды на велосипеде

Существует 2 метода, способные увеличить скорость езды на велосипеде: крутить педали быстрее или уменьшить сопротивление. Сделав всего несколько незначительных изменений, вы сможете быстро уменьшить аэродинамический профиль и передвигаться на своем велосипеде гораздо быстрее, приложив те же усилия, что при обычной езде.

Обладая степенью доктора наук в аэронавтике, Крис Ю специализируется на аэродинамических разработках, являясь инженером по R&D. Далее в статье он поделится своим опытом и основными наблюдениями, которые получил за долгое время разработок в области аэродинамики.

Каждый из советов связан с идей — чем меньше фронтальный профиль, тем выше скорость движения. Это легко можно прочувствовать самим при движении накатом с горы. Если сидеть выпрямившись, вы поймаете больше ветра, что значительно замедлит ход движения, но если же пригнуться и сгруппироваться, при этом значительно сократив фронтальный профиль — вы поедете намного быстрее.

«Первые пять советов позволят получить столько же пользы и повысить скорость, как если бы вы прибрели аэроколеса и улучшенную раму», – с улыбкой поделился Крис. «Используйте их и не забывайте сгибать локти!», – добавил он.

1. Надевайте облегающую одежду.

Безусловно, самый простой способ стать быстрее – это приобрести велосипедный комплект одежды хорошего кроя, который идеально туго будет обтягивать тело, при этом оставляя чувство комфорта. Обычно, это лучший способ достичь ожидаемого результата.

2. Держите свой велосипед в рабочем порядке.

Убедитесь, что у велосипеда чисто разработанная конструкция. Лишние 10 см добавляют ненужного сопротивления. (Крис Ю имеет ввиду избыток лишнего наружного материала. Например, чрезмерно длинный тормозной шланг, провод переключения скоростей или кабели, торчащие из рамы).

3. Избавьтесь от огромной сумки.

Если вы в погоне за скоростью, расстаньтесь с гигантской подседельной сумкой, она вам точно не поможет или просто воспользуйтесь более компактной моделью велосумки.

4. Брейте свои ноги.

Специально разработанные испытания нескольких велосипедистов (включая и самого Криса) до и после того, как они побрили свои ноги, показали, что бритье ног позволяет сэкономить около 50 секунд на каждые 40 километров. Хм, интересное утверждение.

5. Купите аэродинамичный шлем.

Хоть это и не бесплатное решение проблемы, но приобретение нового шлема одним выстрелом убьет двух зайцев — вам в любом случае необходимо защитить голову, так почему бы не стать быстрее с помощью этой экипировки? Аэродинамичный шлем однозначно принесет больше пользы. Это те пять вещей, совмещая применение которых легко принесет значительную пользу, как и быстрые колеса и качественная рама.

6. Не размахивайте одеждой.

Крис провел испытания в аэродинамической трубе, полностью имитируя атмосферу соревновательных ситуаций, где велосипедист начинает заезд в полностью застегнутой ветронепроницаемой куртке холодным утром, а вторую половину заезда проезжает уже в расстегнутой настежь.

«Представьте, что еще рано, холодно, и вы надели одну из этих свободных люминесцентных курток. Вы проезжаете половину 100-километрового заезда, становится теплее, вы расстегиваетесь, но при этом не хотите останавливаться», – описывает свой опыт Крис. «Мы осуществили этот сценарий в тоннеле и стало очевидно, что если вы проедите половину дистанции в расстегнутой куртке, это будет вам стоить около 10 минут потраченного времени».

Поэтому мораль сей басни такова — есть только два варианта решения этой проблемы: использовать подогреватели рук и обтягивающее термобелье либо остановиться и потратить пару минут, чтобы снять куртку и переодеть кофту.

7. Приобретите достойный велосипед.

Наконец, рассмотрим самый большой источник аэродинамического сопротивления — вас.

Профессиональный и подходящий велосипед может быть не только удобным, но и эффективным с точки зрения вращения педалей. Он позволит занимать комфортную, низкую позицию в течение длительного времени, а не возвышаться над рулем.

Поэтому хорошая посадка также влияет на направление движения коленей. Если колени выгибаются наружу при вращении педалей, вы значительно увеличиваете свой фронтальный профиль и повышаете сопротивление.

VkontakteFacebookTwitterGoogle+PinterestMail.ruOdnoklassniki

Birota — Насколько Аэро является Аэро?

Итак. Вы хотите ехать еще быстрее. И вы хотите знать, как потраченные на дорогое оборудование деньги влияют на экономию времени на дистанции. Проблема в том, что вы скорее всего уже окончательно запутались в тех цифрах и хвалебных отзывах компаний-производителей оборудования для тайм-триала. С чего стоит начать?

Давайте сведем проблему к одному простому вопросу. Каков будет ваш выигрыш от перехода с обычного шоссейного велосипеда, руля и шлема, на разделочную раму с аэрошлемом и лежаком? Именно так. Оставим в стороне колеса, покрышки и одежду. По условиям задачи, они меняться не будут.

Легко понять, что найти ответ на этот вопрос можно, другой вопрос, как это сделать, так как большинство из нас такими знаниями не обладают. К счастью, в веломире существуют такие люди как инженеры, чья работа как раз находить ответы на подобные вопросы.

Нам представилась замечательная возможность провести день в аэродинамической трубе A2 в компании инженера Specialized Марка Коти. Труба А2, младший брат AeroDYN, используется для тестирования небольших средств передвижения и велосипедов. Вдобавок, час аренды трубы стоит всего 390 долларов, а обслуживающие оборудование Майк Жиро и Дейв Салазар имеют непосредственный опыт тестирования велосипедов. И последний плюс. Собранные в трубе данные можно сразу сравнить, испытав велосипед на находящейся рядом кольцевой 2.3км трассе NASCAR Lowe’s Motor SpeedWay.

Для теста, Марк пригласил Натана О’Нейла. Натан, восьмикратный чемпион Австралии в тайм-триале и опытный гонщик, выступавший по всему миру за европейские и американские команды. В настоящий момент он находится под 15месячным баном (который заканчивается 12 ноября 2008 года), за употребление аппетитного супрессанта аппетита Фентермина. Как бы там не было, его способности, опыт гонщика и работы в аэродинамических трубах делают его идеальным тестером.

Как это было
Тестирование в аэродинамической трубе является промышленным стандартом при тестировании компонентов на аэродинамику. Для идеального результата, требуется велосипедист способный сохранять постоянную аэродинамическую посадку во время педалирования. Конечно, можно тестировать велосипед и без гонщика, но здравый смысл подсказывает, что наличие спортсмена слишком сильно влияет на результат. Помимо прочего, поскольку аэродинамика сильно меняется, тестирование необходимо проводить при разных углах набегающего ветра.

К сожалению, полностью боковой ветер невозможно сымитировать в аэродинамической трубе, поскольку велосипед зафиксирован на паре роликов.

Тестирование на открытом воздухе также имеет смысл, поскольку речь идет о реальных условиях. Хотя для подобных тестов требуется учитывать значительно большее количество факторов и такая работа отнимает уйму времени. Даже если в вашем распоряжении идеально ровная дорога, точное измерительное оборудование, как система SRM и мобильная метеостанция, слишком сильный естественный ветер внесет в результаты существенные коррективы, что приводит к ошибкам.

Гонка за 70 ваттами
В конце июля, Коти и его команда уже проводили серию сравнительных тестов классического шоссейного велосипеда Specialized Tarmac SL2 с колесами HED Bastogne и разделочного Specialized Transition с трехлопастными колесами HED3 Trispoke wheels и шлемом Specialized TT3.

В ходе тестирования, для точного результата, полученные в аэродинамической трубе данные сравнивались с уличными испытаниями на трассе Lowe’s Speedway и велодроме Ашвилья. В ходе испытаний гонщик несколько раз проезжал 1км и 10 мильную дистанции на постоянной скорости 40 км/ч. Тестерам исключительно повезло с погодой: общая погрешность уличных испытаний составила ничтожные 2%. Аналогичная ошибка для аэродинамической трубы не превысила 1%. Таким образом, тестирование на открытом пространстве подтвердило данные полученные в помещении.

Главный вывод уличного тестирования группы в июле. На средней скорости в 40км/ч, применение аэродинамических компонентов экономит гонщику от 60 до 70 ватт. Таким образом, когда для поддержания скорости в 40км/ч обычному велосипедисту необходима мощность в 280-290 ватт, полностью экипированный гонщик потратит всего 220 ватт. Что дает экономию в размере 22-24%. Другими словами, сев в аэродинамическую позицию на правильный велосипед, на каждом километре гонщик выигрывает дополнительные 9 секунд. 2 минуты и 14 секунд на отрезке в 16.1км. 5 минут 11 секунд в проехав 40 км. И уже совсем умопомрачительные 24 минуты и 58 секунд на зачетной дистанции Айронмэн в 180.2км. И еще одно сравнение. Замена велосипеда позволяет гонщику ехать на 4 км быстрее, при тех же энергозатратах.

В аэродинамической трубе экономия была еще более значительной: от 32 до 42%, в зависимости от угла ветра. Поскольку в реальных условиях потери велосипедиста от аэродинамического сопротивления составляют около 70%, 70% от 32-42% дают 22-29%, что весьма точно коррелирует с уличными 22-24%. Общее правило таково: чем сильнее угол лобового ветра отличается от направления гонщика, тем выше скорость. Эффект паруса в действии, если вы конечно сможете удерживать заданное направление.

Тестирование на трассе
Итак. Как нам подсчитать из чего состоит эта самая экономия 70 ватт? Что приходится на посадку, велосипед, щлем и колеса? Именно на эти вопросы мы и собирались ответить. Поскольку, на самом деле, влияние колес на скорость мы не тестировали, речь шла о делении примерно 60 ватт.

Тестирование Марк решил проводить на 5 конфигурациях.

  1. Шоссейный Tarmac SL2 | Шоссейный шлем SWorks | Обычный руль
  2. Шоссейный Tarmac SL2 | Шоссейный шлем SWorks | Обычный руль с лежаком
  3. Шоссейный Tarmac SL2 | Разделочный шлем TT2 | Обычный руль с лежаком
  4. Разделочный Transition | Шоссейный шлем SWorks | Разделочный лежак
  5. Разделочный Transition | Разделочный шлем TT2 | Разделочный лежак

Каждый раз велосипед комплектовался комплектом колес Roval, Натан ехал в облегающем костюме с короткими рукавами, теплыми перчатками с длинными пальцами и теплыми отдельными рукавами. Масса гонщика и велосипеда составляла 83 килограмма.

Все пять конфигураций тестировались на двух кругах (4.6 км) кольца Lowe’s Speedway на скорости максимально близкой к 40 км/ч. На следующий день, тест был повторен в аэродинамической трубе. В ходе каждого теста, Майк Жиро ехал по кольцу на велосипеде со скоростью 32 км/ч, с измерителем скорости и направления ветра.

Хотя это и было ясное и солнечное ноябрьское утро, погода была не самой идеальной. Мы могли учитывать влияние меняющейся температуры и влажности, но ветер вносил свои коррективы.

Конфигурацня Коэф. сопротивления Скорость (км/ч) Мощность (ватт)

1

0.310 40.1 306.6

2

0.267 40.27 268.6

3

0.256 40.38 261.0

4

0.264 40.17 262.9

5

0.230 40.05 229.0

В целом, хотя и не без ошибок, тенденция сохранялась: разница между шоссейной и полностью разделочной комплектацией составляла 77 ватт (около 25%). И как показали результаты, за половину этой экономии отвечала посадка. Что касается шлема, определить процент экономии из-за разных данных было сложнее. По нашим предварительным расчетам, разделочный велосипед с аэрошлемом должен для поддержания скорости 40 км/ч требовать 240 ватт, но не полученные в ходе тестов 263. Скорее всего, проблема была в калибрации системы SRM, чем ветре на трассе.

Тестирование в трубе
Тесты в трубе проводились под двумя углами (от 0 до 10 градусов). Приятная особенность выбранных конфигураций то, что мы имели два разных способа сравнения велосипедов и шлемов. Разница между разделочным и шоссейным шлемами составила 8.6 ватта или 9.4, в зависимости от типа прочих компонентов. Tarmac SL2 c лежаком и Transition показали 18.5 ватт и 19.3 соответственно. Применение лежака на шоссейной раме дало внушительные 29.4 ватта экономии, по сравнению с обычным рулем.

Конфигурацня Коэф. сопротивления Скорость при затратах 278 ватт (км/ч) Требуемая мощность для поддержания скорости в 40 км/ч (ватт)

1

0.3019

40.00

278.3

2

0.2662

41.65

248.9

3

0.2547

42.25

239.5

4

0.2427

42.90

229.6

5

0.2323

43.50

221.0

В ходе тестирования мы сэкономили 60 ватт. Июльские тексты показали 70 ватт, но поскольку в ходе того тестирования в максимальной конфигурации использовались аэродинамические колеса, мы полагаем, что разница в 10 ватт была достигнута именно за счет разных аэродинамических качеств Hed 3 Trispokes и Hed Bastogne. Поскольку различия между двумя сериями тестов заключались и в модели шлема и одежды, нам стоит быть осторожными в этом выводе: разница между аэродинамическими колесами дает дополнительные 10 ватт.

Ну и последнее. Попробуем переложить полученную экономию в ваттах на стоимость компонентов.

  Стоимость компонента в $ Стоимость 1 ватта
Лежак 100-1200 $3.30-$40
Аэродинамический шлем 75-230 $8.30-25.50
Разделочная рама 1000-10,000+ $50-500
Разделочные колеса 600-8000 $60-800

Стоит ли овчинка выделки? Решать вам.

светодиодов для самолетов | Лучшие светодиодные фонари для самолетов и дронов

  • Сравнение светодиодов MicroSun и ламп накаливания
  • Светодиоды SunSpot и лампы накаливания
  • Вид с взлетно-посадочной полосы: светодиодные и лампы накаливания
  • Вид из кабины: светодиодные и лампы накаливания
  • 9000 Технология светодиодного освещения для самолетов

    предлагает множество преимуществ по сравнению с традиционными технологиями авиационного освещения на основе галогенных и ксеноновых ламп.Светодиоды напрямую преобразуют энергию в свет, в 10 раз более эффективны, чем лампы накаливания, потребляют гораздо меньше тока, чем обычное освещение, и не требуют внешнего источника питания высокого напряжения.

    • Светодиоды самолетов от AeroLED включаются мгновенно, рассеивают минимальное тепло и не зависят от циклов включения / выключения.
    • AeroLED обеспечивают свет даже при низких оборотах двигателя, что имеет решающее значение для посадочной конфигурации.
    • Светодиоды твердотельные, устойчивы к вибрации и ударам.
    • Правильная электрическая конструкция позволяет осветительным приборам AeroLEDs легко прослужить более 30 000 часов при непрерывной работе, исключая затраты на частую замену источников света.
    • Установки AeroLED «одноразовые».

    Long Life

    При интеграции в хорошо спроектированную систему освещения с адекватным теплоотводом и твердотельным монтажом светодиодные осветительные приборы легко прослужат более 50 000 часов непрерывной работы. В отличие от большинства других источников света, срок службы светодиодов не сокращается из-за циклов включения / выключения. Продукты AeroLED предназначены для поддержания температуры перехода светодиодов значительно ниже их максимальных номинальных значений, чтобы гарантировать достижение расчетного срока службы производителя, а все светодиоды жестко закреплены, чтобы избежать поломок из-за напряжений.Посадочные огни с галогеновыми лампами обычно служат всего 100 часов, а ксеноновые стробоскопы — только 2000 часов в условиях воздушного судна.

    Высокая эффективность

    Светодиоды, используемые в продуктах AeroLED, имеют высокий рейтинг световой отдачи, и в результате наши продукты обычно используют менее 1/3 мощности галогенных ламп. Это значительно снижает электрическую нагрузку на аккумуляторную батарею самолета и систему генератора переменного тока. На конечном этапе низкие обороты двигателя приводят к снижению выходной мощности генератора, поэтому галогенные лампы обычно отключают электрическую систему и при полном напряжении производят световой поток ниже номинального.Светодиодные фонари AeroLED поддерживают полную светоотдачу даже при более низком напряжении батареи

    Устойчивость к ударам и вибрации

    Светодиоды в нашем продукте представляют собой твердотельные устройства, которые без сбоев могут выдерживать высокие уровни ударов и вибрации. Основной причиной выхода из строя нити накала галогенной лампы и выхода из строя провода ксеноновой трубки является вибрация планера. Наши светодиодные фонари рассчитаны на то, чтобы выдерживать эту среду с высокой вибрацией на неопределенный срок.

    Меньше веса

    В наших светодиодных светильниках для самолетов используются встроенные блоки питания, и они очень легкие.В традиционных ксеноновых стробах используются большие и тяжелые блоки питания. Преобразование в пару стробоскопов AeroLED на законцовках крыла может снизить вес самолета на 3 фунта.

    Низкое сопротивление

    Наши светодиодные стробоскопы представляют собой обтекаемую конструкцию, в которой используются преимущества небольшого размера светодиодных источников света для создания аэродинамического профиля, обеспечивающего меньшее сопротивление, чем у традиционных корпусов ксеноновых стробоскопов.

    Встроенный импульсный режим и синхронизация

    Все наши посадочные огни имеют встроенный импульсный режим, который включает и выключает свет с частотой 1 Гц при подаче питания на провод питания импульсного режима.Все наши продукты для посадки и посадки синхронизируются друг с другом независимо от модели для создания чередующейся схемы мигания для улучшения видимости в полете для предотвращения и распознавания столкновений «воздух-воздух» и «воздух-земля». Все наши стробоскопы имеют сигнал синхронизации, который позволяет им мигать в унисон при соединении вместе.

    Белый с более высокой цветовой температурой

    Отчасти то, что делает светодиодные фонари лучшими для самолетов и дронов, так это то, что они имеют цветовую температуру 6500K (эквивалент солнечного света), что обеспечивает лучшую видимость по сравнению с более желтыми галогеновыми источниками.Свет с более высокой цветовой температурой стимулирует все колбочки в ямке человеческого глаза, которая является областью глаза, обеспечивающей зрение с самым высоким разрешением. 6500K также лучше всего подходит для распознавания «воздух-воздух», поскольку выглядит как солнечный свет, отражающийся от зеркала, где более желтые источники света не привлекают внимания.

    Узнайте больше об общих преимуществах светодиодного освещения по сравнению с галогенным освещением и о том, что делает AeroLED лучшими светодиодными лампами для самолетов и дронов.


    Люмен vs.Кандела: понимание различий

    Это простые отношения. Люмены — это общее количество светового потока, а кандела — это концентрация проецируемого света в заданном объеме. Добавление большего количества люменов увеличивает общее количество света, но кандела остается постоянной. По мере уменьшения площади светораспределения кандела увеличивается. Сама по себе высокая кандела не может быть хорошим посадочным огнем, это просто хороший маркетинговый показатель. Карманная лазерная указка мощностью 0,5 милливатт — это около 2 миллионов кандел по сравнению с чистой лампой накаливания мощностью 100 Вт, что составляет 300 кандел.И люмен, и кандела одинаково важны. Для хорошего посадочного света требуется достаточное количество люменов, чтобы пилот мог периферийно видеть взлетно-посадочную полосу, и достаточно кандел, чтобы видеть взлетно-посадочную полосу далеко вниз. Фонари AeroLEDs обеспечивают оптимальный баланс между люменами и канделами.

    Нейт Кэлвин, генеральный директор, AeroLEDs

    LED Light Bar Aerodynamics — Блог семейных приключений

    Фары и грузовики, кажется, идут вместе с начала 1970-х годов, когда компания KC HiLites начала перепрофилировать посадочные огни самолетов для гоночных грузовиков Baja 1000.Технология освещения значительно продвинулась вперед со времен 55-ваттных галогенных ламп, и теперь ее можно получить в виде светодиодной планки с высокой выходной мощностью по доступной цене. В результате модная тенденция установки 50-дюймовых светодиодных фонарей над лобовым стеклом резко возросла. Кто-то делает это ради стиля, кто-то — по прямому назначению на бездорожье, в любом случае кажется, что, поскольку они в основном используются на больших громоздких грузовиках, а не на обтекаемых гоночных автомобилях, над аэродинамикой не было проделано много работы. эффекты установки этих фонарей.

    Ford F150 Crew Cab 2014 года. Станина длиной 6,5 футов смоделирована для использования в аэродинамическом анализе CFD.

    Чтобы развлечься, я смоделировал нашу кабину для экипажа Ford F-150 2014 года с длинной платформой 6,5 футов на 35-дюймовых шинах. Поскольку большинство пикапов имеют схожие характеристики, этот анализ можно считать довольно универсальным для рынка легких грузовиков. Получение CFD (вычислительной гидродинамики) модели нашего грузовика было особенно важно не только для будущих приложений, но, прежде всего, это дает нам возможность соотносить результаты анализа с реальными данными (хотя, предупреждение о спойлере: мы не будем устанавливать светодиодная панель над лобовым стеклом).

    Чистый воздушный поток над пикапом F150 на скорости 65 миль в час

    В целях этой оценки мы рассмотрим влияние световой полосы на завихренность воздушного потока и общую силу сопротивления. Затем сила сопротивления и данные из реального мира будут использоваться для расчета предполагаемого расхода топлива в милях на галлон (миль на галлон) этих световых полос.

    Во-первых, нам нужны базовые измерения грузовика, для этой серии мы настроим скорость 65 миль в час при температуре 25 ° C.Выполнение анализа на грузовике без световой полосы дает нам силу сопротивления 801 Н. Используя накопленную энергию бензина 125 МДж / галлон и решив уравнение Работа = Сила x Расстояние, мы можем получить базовый расход топлива 18,5 миль на галлон (это потребовало нескольких итераций, чтобы отточить двигатель внутреннего сгорания и эффективность трансмиссии на основе по актуальным данным с нашего грузовика). Как правило, двигатели внутреннего сгорания имеют тепловой КПД примерно 20-25%; в этом случае я пришел к выводу, что F150 имеет КПД 19%, что является правдоподобным, поскольку большой грузовик с 35-дюймовыми шинами будет иметь больше потерь в трансмиссии, чем средний автомобиль.

    Вырезанный график завихренности воздушного потока, показывающий плавный и турбулентный поток воздуха

    Теперь, когда 50-дюймовая светодиодная полоса установлена ​​в верхней части лобового стекла, я немного улучшил сетку вокруг световой полосы, чтобы мы могли получить более точные результаты при работе с ветровым стеклом. мелкие детали в этой области.

    Уточненная сетка в модели CFD для получения более точных результатов рядом со светодиодной полосой

    Результаты аэроанализа с помощью светодиодной полосы оказались более радикальными, чем ожидалось. Хотя это не обязательно увеличивало значительную площадь поперечного сечения, световая планка действительно мешала плавному потоку воздуха над крышей грузовика, что увеличивало силу сопротивления до 853 Н.Это увеличение на 7% на и снижение топливной эффективности до 17,4 миль на галлон. Я не говорю, что вам не следует этого делать, но если вы собираетесь установить световую полосу на грузовик, вы увидите, что расход бензина снизится примерно на на 1 милю на галлон на километров.

    Нарушение воздушного потока по всей крыше из-за световой полосы значительно увеличивает сопротивление.

    Теперь, когда вы знаете немного больше, выходите и получайте удовольствие! Я сделаю серию из них, поэтому не стесняйтесь обращаться с просьбами о том, что вы хотели бы видеть.

    Траектории потока нарушенного воздушного потока из-за светодиодной световой полосы.

    Дополнительные изображения

    Снижение лобового сопротивления за счет применения аэродинамических устройств в гоночном автомобиле | Достижения в области аэродинамики

    Аэродинамика — это исследование того, как движущиеся объекты взаимодействуют с воздухом. То, как тело ведет себя при контакте с воздухом, определяет силы, создаваемые воздухом, текущим над телом и вокруг него. Это один из наиболее важных факторов, влияющих на характеристики гоночного автомобиля [1].Вождение автомобиля похоже на плавание в бескрайнем воздушном океане. За последние несколько лет ухудшающееся качество воздуха и нехватка природных ресурсов, в первую очередь нефти, оказали огромное давление на производителей автомобилей, которые заставили их предложить некоторые возможные решения для преодоления этого кризиса. В прежние времена высокоскоростные автомобили зависели только от мощности двигателя, чтобы поддерживать сегмент производительности транспортного средства. Но в последнее время инженеры-конструкторы адаптируют концепции аэродинамики для повышения эффективности транспортного средства [2, 3].Расход топлива из-за аэродинамического сопротивления потребляет около половины энергии транспортного средства [4, 5]. Таким образом, снижение лобового сопротивления — один из основных подходов, которые выбирают производители автомобилей. Придание формы кузову транспортного средства и включение различных дополнительных устройств способствует оптимизации для снижения лобового сопротивления, что становится неотъемлемой частью процесса проектирования. Сила лобового сопротивления в основном зависит от скорости, площади лобовой части и коэффициента лобового сопротивления тела. Это можно выразить как:

    $$ {\ mathrm {F}} _ {\ mathrm {D}} = 0.2 $$

    Где F D — сила сопротивления; ρ — плотность текучей среды, то есть воздуха; А — передняя часть тела, обращенная к жидкости; V — скорость тела; C D — коэффициент лобового сопротивления кузова.

    В аналогичном контексте подъемная сила также является серьезной проблемой для инженеров-проектировщиков, поскольку чрезмерная подъемная сила может привести к потере сцепления с дорогой на высоких скоростях и может привести к смертельным травмам как для водителя, так и для других пешеходов, а также к повреждению общественной собственности. .2 $$

    Где F L — подъемная сила; ρ — плотность текучей среды, то есть воздуха; А — передняя часть тела, обращенная к жидкости; V — скорость тела; C L — коэффициент подъемной силы кузова.

    Из уравнения сопротивления видно, что сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости. Это означает, что сопротивление воздуха увеличивается экспоненциально с увеличением скорости тела [6]. Управление разделением потоков также представляет большой интерес в фундаментальной гидродинамике и различных инженерных приложениях [4, 7].Местоположение разделения потока определяет размер зоны следа и соответственно определяется величина аэродинамического сопротивления. Когда воздух, движущийся над транспортным средством, отделяется в задней части, он оставляет за транспортным средством большую турбулентную область низкого давления, известную как след. Этот след способствует формированию сопротивления давления [8]. Были исследованы многочисленные методы контроля отрыва потока, предотвращая его или уменьшая его эффекты [4] (рис. 1).

    Рис. 1

    Разделение потока и образование области следа

    Для достижения оптимального лобового сопротивления транспортного средства проводятся исследования этих дополнительных аэродинамических устройств для уменьшения сопротивления ветра и повышения эффективности автомобиль [9].В этом исследовании изучается влияние различных аэродинамических устройств, таких как заднее крыло, спойлер, диффузор и плавники, а также исследуется изменение коэффициента лобового сопротивления.

    Спойлер — одно из наиболее широко используемых и важных аэродинамических устройств в автомобильной сфере. Его основная цель — «испортить» нежелательный воздушный поток и направить воздушный поток по порядку, что помогает уменьшить сопротивление. Однако реальное использование спойлера наблюдается на более высоких скоростях примерно выше 120 км / ч.Коммерческие автомобили обычно применяют его для повышения привлекательности дизайна автомобиля, который дает незначительное аэродинамическое преимущество или не дает его вообще. Таким образом, большинство высокопроизводительных автомобилей адаптируют его для достижения более высоких скоростей. Зона низкого давления позади транспортного средства уменьшается, таким образом создается меньшая турбулентность, что впоследствии приводит к снижению сопротивления (рис. 2).

    Рис. 2

    Влияние спойлера на лобовое сопротивление (https://i.stack.imgur.com/L5rdw.jpg)

    Крыло — еще одно важное аэродинамическое устройство, часто используемое гоночными автомобилями.Заднее крыло может выглядеть как спойлер, но функционирует иначе. Он имеет форму крыла перевернутого самолета [6]. Его основная цель — обеспечить достаточную прижимную силу или отрицательную подъемную силу, чтобы транспортное средство имело повышенное сцепление с дорогой и оно не взлетало на более высоких скоростях [10]. Это также позволяет быстрее проходить повороты и улучшает устойчивость на высоких скоростях [11]. Но использование крыла может увеличить сопротивление кузову автомобиля. Таким образом, для любой полученной подъемной силы сопротивление также увеличивается [12].Обычно это считается компромиссом между сопротивлением и подъемной силой (рис. 3).

    Рис. 3

    Крыло в задней части автомобиля (https://www.lamborghini.com/masterpieces/aventador-superveloce)

    Впервые в автомобильной промышленности применены ласты в задней части засвидетельствована шведским производителем гиперкаров Koenigsegg Automotive AB. Их флагманская модель Jesko Absolut, которая имеет наименьший коэффициент лобового сопротивления в своей линейке, имеет плавники вместо крыла, как показано на рис.4. Ласты созданы по образцу истребителей, чтобы обеспечить устойчивость на высоких скоростях и уменьшить аэродинамическое сопротивление.

    Рис. 4

    Koenigsegg Jesko Absolut (https://www.koenigsegg.com/car/jesko-absolut)

    Диффузор — одно из выдающихся аэродинамических устройств, используемых в автомобилях Формулы 1. Широкая универсальность диффузоров нашла свое отражение в высокоскоростных серийных автомобилях. Диффузоры способны уменьшать лобовое сопротивление и увеличивать прижимную силу при вождении автомобилей [13, 14]. Роль диффузора заключается в расширении потока из-под автомобиля к задней части, что, в свою очередь, создает потенциал давления, который ускоряет поток под автомобилем, что приводит к снижению давления [15].Принцип работы диффузоров основан на принципе Бернулли, который гласит, что «медленно движущаяся жидкость будет оказывать большее давление, чем быстро движущаяся». Таким образом, роль диффузоров заключается в ускорении потока воздуха под автомобилем, чтобы оказывать меньшее давление по сравнению с потоком наружного тела. Это служит для выброса воздуха из-под автомобиля. Затем диффузор ослабляет этот высокоскоростной воздух до нормальной скорости и помогает заполнить пространство позади автомобиля, делая всю нижнюю часть кузова более устойчивой прижимной силой и, что важно, уменьшая сопротивление автомобиля (рис.5).

    Рис. 5

    Рассеиватель в автомобиле (https://www.lamborghini.com/masterpieces/aventador-superveloce)

    OLED: идеальный источник света для задней лампы

    Первоначально опубликовано в журнале OPE, выпуск № 27.

    Распечатать / Скачать PDF

    Источники света OLED оптимально подходят для автомобильных приложений. OLEDWorks (Ахен, Германия) признал потенциал этой области применения

    Автомобиль — это не только инструмент, который перевезет вас из одного места в другое.Для большинства людей автомобиль — это также заявление, символ свободы, способ обрести личную независимость. Выражение идентичности, позволяющее отличать себя от других людей. В прошлом дизайн кузова был главной отличительной чертой автомобильных дизайнеров, но после нефтяного кризиса 1980-х годов в сочетании с сегодняшним экологическим сознанием производители автомобилей почувствовали необходимость снизить расход топлива своих автомобилей за счет улучшения аэродинамики. . Эта аэродинамическая направленность привела к тому, что автомобили выглядели более похожими до такой степени, что дифференциация кузова стала невозможной.Для автомобильной промышленности требовался другой подход. Изобретение и разработка твердотельного освещения для замены лампочек стало прорывом, сделавшим возможным дифференциацию с помощью освещения. Сегодня свет является важной составляющей фирменного стиля каждого производителя и каждого автомобиля.

    Проектирование с помощью света

    Проектирование с использованием света теперь повсеместно используется в автомобильной промышленности. Практически каждый может узнать разные типы автомобилей и поколения по передним и задним фарам.Выражение внешнего освещения придает автомобилю индивидуальный облик. Первые реализации этой сигнатуры внешнего освещения использовали светоизлучающие диоды (LED) в задних фонарях, чтобы различать и маркировать каждый автомобиль. Затем светодиоды переместились на передний план, включая дневные ходовые огни и фары, где присущий светодиодам точечный источник высокой интенсивности является преимуществом. Хотя светодиоды впервые были использованы в задних фонарях, точечный источник света в светодиодах вынудил разработчика производить задние фонари, которые по своей природе были неоднородными; изначально единообразия не требовалось, поэтому это было приемлемо.Недавнее смещение фокуса задних фонарей на равномерное, однородное освещение поверхности не очень хорошо подходит для использования светодиодов. Оптические методы, необходимые для распространения и рассеивания точечных светодиодных источников, увеличивают глубину, снижают энергоэффективность и размывают отдельные сегменты задних фонарей в нечеткие нечеткие зоны, но все же не дают по-настоящему однородного и однородного поверхностного света. Необходима новая технология освещения, чтобы сделать возможным более элегантный и мощный дизайн. Идеальный источник света для задних фонарей должен быть тонким, однородным и высокоэффективным, а также иметь возможность сегментирования для динамического освещения с резкими, четко очерченными, высококонтрастными краями, что обеспечивает функцию связи, более похожую на дисплеи, чем традиционные решения для задних фонарей.Органические светоизлучающие диоды («OLED»), производимые OLEDWorks, являются идеальным источником света (см. Рис. 1).

    Рисунок 1: OLED-источник света с зеркальной полировкой во включенном состоянии

    Осветительные панели OLED компании представляют собой поверхностные источники света, которые расширяют сегодняшние возможности и предлагают совершенно новые возможности для дизайнеров автомобилей. В выключенном состоянии его OLED-светодиоды могут иметь зеркальный вид, что создает элегантную современную законченную поверхность. Врожденная однородность этого света во включенном состоянии создает очень острый край без горячих точек или бликов, которые может выдержать человек позади.Этот острый край обеспечивает четкий дизайн и сегментацию для динамических приложений, таких как последовательность приветствия и прощания или указатели поворота. Четкие, четко очерченные, высококонтрастные края света также способствуют встроенному брендингу в освещенных областях, где логотип или другое изображение может быть освещено на неосвещенном фоне или силуэт логотипа или изображения может быть окружен освещенным фоном. Все эти характеристики доступны с жесткими OLED-панелями OLEDWorks, изготовленными на стеклянных подложках толщиной 0,5-0,7 мм, в результате чего получается непревзойденный легкий источник толщиной менее 1 мм.В 2018 году OLEDWorks выпустила свою первую гибкую OLED-панель LumiCurve Wave, изготовленную на гибкой стеклянной подложке толщиной 0,1 мм (см. Рисунок 2). Гибкий OLED-дисплей позволяет создавать трехмерные конструкции освещения, сохраняя при этом единообразие, качественную отделку и возможности сегментации, которые позволяют использовать OLED-дисплеи для нового автомобильного внешнего и внутреннего освещения.

    Рисунок 2: Гибкая осветительная панель OLED

    Эколого-экономические преимущества

    Помимо вышеупомянутых конструктивных особенностей, наши источники света на органических светодиодах обладают дополнительными фундаментальными преимуществами с точки зрения экологии и экономики.Поскольку OLED-дисплеи только теплые на ощупь, никаких дополнительных компонентов для регулирования нагрева не требуется. Тонкость OLED также уменьшает пространство для установки; следовательно, внутреннее пространство можно использовать более эффективно. Обе функции позволяют легко интегрировать всю систему освещения на этапе проектирования и производства. Меньшее количество компонентов и меньшее пространство для установки приводят к меньшему весу всего автомобиля, что помогает снизить расход топлива. Audi также сравнила осветительную панель OLED толщиной 0,8 мм со светодиодным источником света в коробке толщиной 18 мм, в котором используется рассеивающая пленка толщиной 3 мм (см. Таблицу 1), и даже при такой толщине и уровне рассеивания светодиодный источник света все еще остается значительно менее однородный, чем источник света OLED, и потребляет на 50% больше энергии, чем источник света OLED.(1)

    светодиод / DF23 3 мм OLED 0,8 мм
    “Отн. Потребляемая мощность »

    150%

    100%
    «Однородность (Манселл)» ~ 60% > 85%
    «Однородность (линейная)» ~ 25% ~ 85%

    Таблица 1: Энергопотребление и однородность светодиодов в сравнении с OLED

    Таким образом, OLED

    не только обеспечивает уникальную универсальную конструктивную функцию, но также является экологически чистым источником света для автомобильной промышленности.Использование технологии освещения OLED в цепочке создания стоимости поможет снизить потребление природных ресурсов. С 2016 года Audi, BMW и Daimler представили автомобили с задними фонарями OLED (см. Рис. 3). Надежность источников света на органических светодиодах для автомобильных приложений была подтверждена этими успешными реализациями и обширными испытаниями. Срок службы осветительных панелей OLED при температурах от -40 ° C до + 85 ° C, тестирование хранения от -40 ° C до 105 ° C и тестирование высокой температуры и влажности при 85 ° C и относительной влажности 85% — вот лишь некоторые из них. испытания, необходимые для демонстрации соответствия источников света OLED заданному профилю.Компания OLEDWorks продемонстрировала источники габаритных огней на органических светодиодах красного цвета из жесткого стекла, которые соответствуют всем требованиям испытаний на надежность, предъявляемым к внешним автомобильным приложениям. Эти результаты, вместе с результатами испытаний на поддержание яркости, цвета и напряжения при высоких температурах, показанными на рисунке 4, демонстрируют, что источники света OLED из красного жесткого стекла OLEDWorks спроектированы и изготовлены с учетом сложных требований к внешнему автомобильному освещению, предлагая дополнительные функции сверх Применение светодиодных задних фонарей.

    Рисунок 3: Задние фонари на органических светодиодах

    Задний фонарь Revolution

    Глубокий красный (CIEx 0,7, CIEy 0,3), низкая яркость (2000 кд / м2), красные жесткие стеклянные OLED-панели для замены светодиодов для функции заднего положения — это только первый шаг в революции задних фонарей. Одной из уникальных возможностей OLEDWorks, как утверждается, является его способность и опыт в создании осветительных панелей с высокой яркостью, длительным сроком службы и высокой надежностью для рынка общего освещения. Его семейство белых осветительных панелей Brite 3 считается самой высокой яркостью (до 8500 кд / м2), максимальным сроком службы (100 000 часов при 3000 кд / м2), высочайшей эффективностью (85 лм / Вт при 3000 кд / м2), самым надежным OLED-освещением. панели в мире.Используя этот опыт вместе с уникальной технологией гибких стеклянных световых панелей OLED, OLEDWorks планирует расширить источники света OLED на гибкие и жесткие панели для положения красного хвоста, функции остановки красного цвета, функции поворота на красный и желтый (соответствует требованиям SAE) и внутреннего освещения: высокий индекс цветопередачи, низкий коэффициент цветопередачи. ослепляющее белое освещение. Дифференциация с помощью световой подписи хорошо известна в автомобильной промышленности. Было доказано, что OLED соответствует как видению дизайна, так и требованиям лидеров рынка к производительности. Приложения, в которых OLED явно превосходит светодиоды, будут продолжать расширяться, поскольку производительность OLED и уникальные форм-факторы обеспечивают конструкции, которые невозможно реализовать с другими источниками света.

    Рисунок 4: Сохранение яркости, цвета и напряжения с течением времени при 60 ° C и 85 ° C

    Лаборатория Альтшулера — Аэродинамика

    Аэродинамические силы и следы, создаваемые деформируемыми и машущими крыльями животных, фундаментально отличаются от таковых у неподвижных или вращающихся крыльев самолета (Альтшулер и др., 2005). Недавно мы добились прогресса в объяснении некоторых из этих ключевых различий.

    Мы впервые обнаружили с помощью измерения скорости изображения частиц, что след, создаваемый парящими колибри, содержал сигнатуру каждого крыла, производящего независимый след, вопреки предыдущей теории (Altshuler et al., 2009). Затем мы продемонстрировали наличие двусторонних струй с помощью визуализации потока дыма (Pournarezi et al., 2013). Производство отдельных струй менее эффективно, чем одиночная струя, производимая некоторыми птицами, но, вероятно, обеспечивает большую маневренность.

    Озадачивающая проблема в эволюции заключалась в том, что форма крыльев влияет на полет животных. В более ранней работе мы устанавливали подготовленные крылья и модели крыльев животных на спиннер, чтобы исследовать роль изгиба профиля и остроты передней кромки на подъемную силу и аэродинамическую эффективность (Альтшулер и др.2004 г.). Оба морфологических аспекта привели к увеличению летно-технических характеристик, но настоящие крылья превзошли модели крыльев. Совсем недавно мы совместно изучили влияние соотношения сторон, снова используя подготовленные крылья и модели крыльев на вертушке. При измерениях с крыльями реальных животных мы обнаружили, что удлинение крыла не влияет на подъемную силу и сопротивление, что согласуется с предыдущими исследованиями. Однако мы обнаружили сильное влияние удлинения на аэродинамическую мощность (Kruyt et al., 2014).Этот результат указал на существенное различие между машущими птицами с крыльями с низким соотношением сторон и планирующими птицами с крыльями с высоким соотношением сторон. Используя модели крыльев, мы продемонстрировали, что крылья с низким удлинением лучше работают на больших углах атаки, тогда как крылья с большим удлинением лучше работают на малых углах атаки (Kruyt et al., 2015).

    Наши текущие исследования аэродинамики птиц сосредоточены на динамическом изменении формы крыла, также называемом морфингом крыла. Мы изучаем возможные формы, определяем те формы, которые используются птицами в полете, и оцениваем, как отдельные аспекты морфинга крыльев влияют на аэродинамические характеристики и стабильность.

    Почему велосипедисты изучают аэродинамику — Инженерная школа Университета Калифорнии в Витерби

    Автор: Райли Уолч

    Райли Уолч изучает машиностроение в Университете Южной Калифорнии. Его интересует пересечение человеческого тела и инженерии, и он надеется превратить это любопытство в карьеру после окончания учебы.

    Абстрактные

    Победа Грега Лемонда на «Тур де Франс» в 1989 году, чему способствовали научно-исследовательские достижения в области велоспорта, положила начало открытой интеграции аэродинамики в велоспорт.В конце концов, прогресс в методах позиционирования тела, велосипедных компонентах, защитном оборудовании и одежде привел к разработке оптимальной аэродинамической велосипедной стойки, известной как «Аэро-позиция».

    Момент, с которого все началось


    Пожалуй, лучший пример важности аэродинамики в велоспорте произошел на заключительном этапе Тур де Франс 1989 года. Американский велосипедист Грег ЛеМонд, оснащенный рулем новой конструкции и обтекаемым шлемом, как показано на рисунке 1, преодолел 50-секундный дефицит на последних 25 км гонки, уступив французу Лорану Финьону, который ехал на обычном велосипеде и не носил шлема. вообще.ЛеМонд выиграл Тур на восемь секунд, что сделало его самой близкой победой в Тур де Франс за всю историю, рекорд, который все еще стоит сегодня. Многие связывают это чудесное возвращение с аэродинамическими преимуществами, которые предоставили ему экипировка и форма ЛеМонда. Хотя развевающиеся на ветру локоны Финьона могли бы выглядеть очень стильно, вполне вероятно, что они стоили ему крупной победы. [1]


    Рис. 1: Грег ЛеМонд на заключительном этапе Тур де Франс 1989 года, оснащенный аэродинамическими перекладинами и специально разработанным шлемом [15].

    Если бы Финьона больше волновала производительность, чем его имидж, он, возможно, в то время был настроен на исследования в области велоспорта. Это исследование и тестирование проводились по всем аспектам езды на велосипеде, от положения тела до формы рамы и колес. Подавляющее большинство этих открытий предполагало, что аэродинамика тела является наиболее важной и легко управляемой характеристикой езды на велосипеде. Работа первых велосипедных инженеров и велосипедистов выковала основы идеального положения тела для велотрека и гонок на время, породив современную «Аэро-позицию», которая с тех пор получила широкое распространение благодаря своим превосходным способностям к экономии времени. .

    За ветром: взгляд на конструкцию, лежащую в основе аэродинамики


    Аэродинамика — это изучение движущегося воздуха и того, как он взаимодействует с твердыми объектами, например, велосипедистами. Велосипедист, стремящийся сократить время, должен учитывать два принципа аэродинамики: трение ветра и сопротивление давлению [2]. Школьные учителя часто объясняют трение: когда вы быстро потираете руки, сила сопротивления, которую вы чувствуете, — это трение, а тепло, которое вы чувствуете, развивающееся в ладонях, — это потеря энергии из-за трения.То же самое происходит, когда велосипедисты рассекают воздух на велосипедах; это называется ветровым трением. Другой основной компонент, который влияет на способность велосипедистов преодолевать воздух, — это сопротивление давлению. Это относится к принципу разницы давлений, означающему, что область с разными давлениями всегда будет пытаться уравновеситься до равновесного давления. Хороший способ визуализировать это с точки зрения езды на велосипеде — представить, как вы бросаете небольшой камешек из конца шланга пылесоса. Вначале камешек может уйти от шланга, но со временем он замедлится и изменит направление всасывания в вакуум шланга.Это происходит из-за разницы давлений, создаваемой вакуумом. Внутреннее пространство вакуума находится под более низким давлением, чем окружающая его атмосфера, в результате чего воздух (и частицы в воздухе) устремляются в вакуум в попытке уравновесить давление. Это явление является причиной того, что велосипедисты испытывают перетаскивание. Область позади велосипедиста находится под более низким давлением, чем воздух перед ним, из-за чего велосипедиста тянет в направлении, противоположном его движению [3, 4].

    В совокупности эти две характеристики аэродинамики составляют злейшего врага велосипедиста: сопротивление.На рисунке 2 ниже показано, как перетаскивание влияет на твердые тела. Длинные изогнутые линии внизу диаграммы можно представить как путь единственной частицы воздуха. Чем ровнее и ровнее линия, тем аэродинамичнее тело. Как видно в правом нижнем квадранте, сопротивление давлением или сопротивление формы уменьшается, когда расстояние между линиями в следе минимально. В левой нижней части диаграммы показано, как можно уменьшить трение ветра с помощью более гладкой поверхности.


    Рис. 2: Типы перетаскивания, которые испытывает велосипедист [14].

    В целом, аэродинамическое сопротивление составляет от 70 до 90 процентов силы, ощущаемой при вращении педалей [3]. Небольшие улучшения по уменьшению лобового сопротивления могут привести к значительному увеличению общей производительности. С помощью аэродинамических труб и вычислительной гидродинамики (смоделированные аэродинамические трубы) постоянно развиваются и совершенствуются новые конструкции велосипедов, техники позиционирования тела и оборудование для обеспечения безопасности, чтобы раздвинуть границы того, насколько быстро может двигаться велосипедист [5].

    «Аэро-позиция»


    Плохие аэродинамические характеристики человеческого тела означают, что небольшие изменения в положении тела могут привести к значительному улучшению характеристик езды на велосипеде [1]. К счастью, изменение положения тела стоит крайне недорого, если не бесплатно! Основываясь на принципах гидродинамики, уменьшение площади лобовой части приводит к уменьшению лобового сопротивления. Поэтому цель «аэро-позиции» — уменьшить площадь лобной поверхности.

    Поскольку каждое «тело» отличается, никакие два велосипедиста не могут занимать одинаковые позиции для достижения максимальных результатов, но общая форма позиции должна быть одинаковой.Исследователи сравнили множество положений тела на традиционно оснащенном гоночном велосипеде и придумали наиболее эффективные методы уменьшения сопротивления. В исследовании, сравнивающем различные положения на Рисунке 3, сопротивление при падении и спуске с холма было на 20% и 28% меньше, соответственно, по сравнению с традиционным положением [6]. Это указывает на два основных фактора позиционирования тела, которые помогают уменьшить сопротивление, руки и туловище, единственные части тела, которые меняют положение.

    В наиболее аэродинамической манере руки должны находиться в центре руля, а предплечья должны быть расположены под углом примерно 30 градусов вверх от параллели [7].Туловище также должно быть параллельно земле. Эта позиция, называемая «аэро-позицией», является золотым стандартом для трековых велосипедистов и гонщиков на время.


    Рис. 3: Общие положения для циклического переключения [6].

    Поскольку все тела уникальны, аэро-положение необходимо настраивать для каждого гонщика для достижения наилучших результатов. В серии тематических исследований, проведенных в современной аэродинамической трубе, профессиональные велосипедисты потратили от 1 до 3 часов на незначительные корректировки своего положения, что дало впечатляющие результаты.Велосипедист Иван Бассо поднял седло всего на 1,5 сантиметра и наклонил руки вверх на 5 градусов, чтобы снизить общее сопротивление на 11%! И это снижение сопротивления было очевидным не только в лаборатории. Бассо улучшил свои индивидуальные результаты в гонке на время с 22 -го -го места до 6-го -го -го места, отставая от своего расчетного улучшения времени всего на 2%. Другие велосипедисты показали аналогичные результаты, снизив лобовое сопротивление где-то от 2 до 17%. Эти результаты показывают, что небольшие улучшения могут привести к значительному увеличению производительности с минимальными затратами времени, денег и усилий [2].

    Аэробары: компонент, который начал революцию


    Имея идеальное положение тела, велосипедистам нужен эффективный и последовательный способ занять «аэро-позицию». Аэробары — это продолжение традиционного руля, которое позволяет велосипедистам держать локти близко друг к другу и держать предплечья вперед, уменьшая площадь лобной поверхности и, таким образом, уменьшая сопротивление. Как видно на рисунке 1, белая полоса, выступающая из руля над руками ЛеМонда, была первой коммерчески доступной аэробикой.Этот компонент положил начало так называемой «аэродинамической революции» в велоспорте. Победа ЛеМонда на Тур де Франс 1989 года привлекла внимание инженеров-исследователей к предыдущим годам и руля, на котором он мчался, показывая велосипедистам, что инженерные принципы не лгут [8, 9]. Общее мнение о важности аэродинамики привело к тому, что езда на велосипеде пришла в безумие, чтобы внедрить новые технологии и методы для уменьшения лобового сопротивления, начиная с аэробар.

    Шляпы и кожные костюмы: улучшение аэродинамических характеристик тела


    Наряду с позицией тела и оборудованием, таким как аэродинамические штанги, идут защитное снаряжение и одежда.Одно из самых больших улучшений гардероба, которое может сделать велосипедист, — это надеть полный комбинезон для тела. Хотя смена одежды может показаться тривиальной, если вы решите носить облегающую одежду вместо обычных брюк и куртки, сопротивление лобового сопротивления снизится на 30% [10]. В настоящее время лайкра является одним из материалов для велоспорта из-за его низкого коэффициента лобового сопротивления и упругих свойств [6].

    Однако не все в аэродинамике логично. Часто более грубые поверхности могут быть более аэродинамичными.Например, гладкий мяч для гольфа проходит только половину расстояния мяча для гольфа с ямочками из-за образования турбулентного пограничного слоя. Турбулентный пограничный слой — это область воздуха, которая охватывает контур мяча, и, хотя этот турбулентный слой увеличивает сопротивление трения, он позволяет плавному потоку воздуха больше обтекать мяч и уменьшать разделение следа, тем самым уменьшая общее сопротивление давлению. в гораздо большей степени, чем увеличение поверхностного трения [11]. Этот аэродинамический принцип используется в одежде для велосипедистов: одни участки тела должны иметь более грубый материал, чем другие, и тщательно расставлены швы, чтобы уменьшить общее сопротивление по сравнению с традиционным кожзаменителем из лайкры [12, 13].

    Вторым по величине периферийным достижением является использование обтекаемого шлема. Цель ношения аэродинамических шлемов — препятствовать потоку между головой и спиной. Это означает, что нужно заставить воздух думать, что голова и спина — это одна поверхность, что исключает возможность образования зоны более низкого давления позади головы. Шлемы с такими обтекаемыми характеристиками часто имеют форму капли и сглаживают переход от головы к спине, как показано на рисунке 1.

    До 2002 года руководящий орган по велоспорту, Union Cycliste Internationale, не требовал, чтобы шлемы были безопасными, и только в 2003 году шлемы были необходимы. Этот мандат 2003 года, возможно, был скрытым благословением для гонщиков, пытающихся улучшить свое время. Исследователи показали, что ношение «аэрошапки», небезопасного шлема, было гораздо более благоприятным, чем езда без шлема в 1989 году, за годы до того, как шлемы стали требоваться. По мере того как «аэро-шляпа» с постановлением 2002 года превратилась в «аэрошлем», габаритные характеристики увеличились, но аэродинамические преимущества остались [7].Эти изменения правил в целом положительно повлияли на езду на велосипеде, повысив как безопасность, так и скорость.

    Заключение


    Аэро-позиция, возможно, является величайшим достижением в велоспорте за последние 30 лет. Никакие другие изменения не дали тех поляризационных результатов, к которым привело аэро-положение. Это значительно увеличило скорость велосипедистов и показало нетехническим людям, что инженерное дело имеет место в спорте.

    Список литературы

    [1] Р.А. Лукес, С. Б. Чин и С. Дж. Хааке, «Понимание и развитие велосипедной аэродинамики», Sports Engineering , vol. 8, вып. 2, стр. 59–74, декабрь 2005 г.

    [2] К. Б. Блэр, «Велосипедная аэродинамика: очистка воздуха», MIT Open Course Ware , 2013. [Online]. Доступно: https://ocw.mit.edu/courses/experimental-study-group/es-010-chemistry-of-sports-spring-2013/lecture-notes/MITES_010S13_lec10.pdf. [Доступ: 05 сентября 2018 г.].

    [3] «Наука о велосипеде: аэродинамика и сопротивление ветру», exploratorium .[Онлайн]. Доступно: https://www.exploratorium.edu/cycling/aerodynamics1.html. [Доступ: 05 сентября 2018 г.].

    [4] А. Смитс и Б. С. Х. Ройс, «Аэродинамика велосипедов», Принстонский университет, . [Онлайн]. Доступно: http://www.princeton.edu/~asmits/Bicycle_web/bicycle_aero_old.html. [Доступ: 05 сентября 2018 г.].

    [5] А. Муффук, «Моделирование аэродинамики велосипеда — снижение сопротивления велосипедистов на 30%», Что такое FEA | Конечно-элементный анализ? — Документация SimScale , 22 марта 2018 г.[Онлайн]. Доступно: https://www.simscale.com/blog/2017/07/bike-aerodynamics/. [Доступ: 05 сентября 2018 г.].

    [6] К.Р. Кайл и Э.Р. Берк, «Улучшение гоночного велосипеда», Машиностроение , т. 106 нет. 9. С. 34–35, 1984.

    [7] К.Р. Кайл, «Аэродинамика шлемов и рулей», Cycling Science, vol. 1. С. 122–25, 1989.

    [8] Дж. Прасун, «Был ли первый аэробар действительно не первым?», Триатлонист , 19 июня 2012 г.[Онлайн]. Доступно: https://www.triathlete.com/2010/07/insidetri/was-the-first-aerobar-really-not-the-first_11039. [Доступ: 14 сентября 2018 г.].

    [9] С. Смайт, «Как аэробики Грега Лемонда произвели революцию в гонках на время», Cycling Weekly , 9 июля 2015 г. [Онлайн]. Доступно: https://www.cyclingweekly.com/news/latest-news/icons-of-cycling-how-greg-lemonds-aero-bars-revolutionised-time-trialling-181429. [Доступ: 14 сентября 2018 г.].

    [10] Д.Дж. Понс и К. Воган, «Механика велоспорта», «Биомеханика спорта», , стр.289–31.

    [11] Т. Вейле, «Как ямочки на мячах для гольфа влияют на их полет?», Scientific American , 5 января 2004 г. [Онлайн]. Доступно: https://www.scientificamerican.com/article/how-do-dimples-in-golf-ba/. [Доступ: 14 сентября 2018 г.].

    [12] L.W. Brownlie et. др., «Снижение аэродинамического сопротивления спортивной одежды: разработка костюмов для бега на короткие дистанции Nike Swift и конькобежцев SwiftSkin», 5-я Международная конференция по спортивной инженерии , Vol.1. С. 91–96, 2004 г.

    [13] C.R. Kyle et. др., «Велосипедный проект Nike Swift Spin: снижение аэродинамического сопротивления одежды для велогонок за счет использования ткани по зонам», 5-я Международная конференция по спортивной инженерии , Vol. 1. С. 118–124, 2004 г.

    [14] «Сопротивление формы и приливные потоки над топографией», Салли Дж. Уорнер . [Онлайн]. Доступно: http://people.oregonstate.edu/~warnersa/research_phd.html. [Доступ: 14 сентября 2018 г.].

    [15] «Динамометрический ключ: рассказ о хвостах шлема», VeloNews.com , 19 июля 2013 г. [Онлайн]. Доступно: https://www.velonews.com/2013/07/tour-de-france/the-torqued-wrench-a-tale-of-helmet-tails_295882. [Доступ: 14 сентября 2018 г.].

    Джордж С. Шайрер, эксперт по аэродинамике, умер на тел. 91

    Поправка добавлена ​​

    Джордж С. Шайрер, эксперт по аэродинамике в компании Boeing, чьи конструктивные новшества стали стандартом практически для всех типов военных и пассажирских реактивных самолетов, скончался 10 октября. 28 лет в Киркленде, штат Вашингтон. Ему был 91 год, он жил в Кенморе, штат Вашингтон.

    Причиной послужили осложнения болезни Альцгеймера, сказал сын Джордж Э. Шайрер.

    Ближе к концу Второй мировой войны г-н Шайрер входил в группу ученых, ответственных за рыться в технических данных на немецких исследовательских площадках, освобожденных отступающими войсками. Он нашел результаты испытаний, подтверждающие полезность конструкции крыла, которая недавно рассматривалась в Boeing, где он был начальником отдела аэродинамики.

    По возвращении из Германии г-н Шайрер руководил инженерами Boeing в разработке больших самолетов с крыльями, отклоненными назад примерно на 35 градусов, а не выступающими прямо из корпуса самолета.

    Такие стреловидные крылья, которые в то время считались необычными, предотвращали развитие ударных волн, которые угрожали новым доступным реактивным самолетам, когда они приближались к скорости звука. Первый большой реактивный самолет со стреловидным крылом, B-47 Stratojet, имел максимальную скорость 600 миль в час, около 200 миль в час. быстрее, чем все, что Боинг построил до Второй мировой войны.

    Вскоре последовал еще больший бомбардировщик B-52, который до сих пор используется в ВВС. К 1958 году Boeing представил первый пассажирский самолет 707.

    В дополнение к установке стреловидных крыльев на все будущие конструкции Boeing, г-н Шайрер и его инженеры разместили реактивные двигатели в отсеках под крыльями, расположение, которое сейчас является обычным и помогает предотвратить перегрев двигателей, среди других преимуществ.

    С 1959 по 1973 год в качестве вице-президента по исследованиям и разработкам г-н Шайрер руководил техническим и аэродинамическим персоналом Boeing, инженерами, которые проводили структурный анализ и тестировали органы управления полетом, гидравлику и электрические системы самолета.(Инженеры-проектировщики во главе с другим провидцем Boeing, Мейнардом Пеннеллом, затем построили самолет.)

    Джордж Свифт Шайрер родился в Уилкинсбурге, штат Пенсильвания, 19 мая 1913 года. Он получил степень бакалавра инженерных наук в Суортморе, штат Пенсильвания. 1934 г. и степень магистра инженерных наук Массачусетского технологического института в 1935 г.

    После работы в компаниях Bendix Aircraft и Consolidated Aircraft в 1939 г. он присоединился к Boeing в качестве начальника отдела аэродинамики. первый самолет, поддерживающий нормальное давление воздуха во всех его пределах, а также два бомбардировщика, широко использовавшиеся союзными войсками во время Второй мировой войны: B-17, получивший название «Летающая крепость»; и B-29 Superfortress.

    Он ушел в отставку с должности корпоративного вице-президента по исследованиям в 1978 году.

    В 1957 году он получил медаль Даниэля Гуггенхайма, среди предыдущих лауреатов которой были Орвилл Райт, Чарльз Линдберг и Уильям Боинг. Он получил медаль «Дух Сент-Луиса» в 1957 году и был избран членом Национальной академии наук в 1968 году. В 1958 году он получил почетную докторскую степень в области инженерии в Свортморе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.