How fast can the human cycle move With the help of aerodynamics

Πόσο γρήγορα μπορεί να κινηθεί ο ανθρώπινος κύκλος Με τη βοήθεια

Ο Βρετανός ποδηλάτης Neil Campbell έθεσε ένα νέο ρεκόρ για το “ταχύτερο ποδήλατο στον αγώνα με τα όπλα”, ένα ρολόι που κόβει την ανάσα στα 280 χιλιόμετρα την ώρα.

Το ρεκόρ περιλαμβάνει την οδήγηση ενός ποδηλάτη μετά από ένα ρυμουλκούμενο αυτοκίνητο, στη συνέχεια να ξεκινήσει το ποδήλατο και να οδηγήσει τον αναβάτη 200 μέτρα μακριά.

Το συνολικό ρεκόρ των 296 χλμ / ώρα, που ορίστηκε από τον Dennis Muller Corinck τον Σεπτέμβριο του 2018, τραβήχτηκε από ένα τρακτέρ στο Bonneville Salt Flats της Γιούτα.

Αλλά πόσες από αυτές τις υψηλές ταχύτητες ποδηλασίας μπορούν να αποδοθούν στην ανθρώπινη απόδοση; Απαιτεί ένας υψηλός αθλητής για να διατηρήσει αυτή την ταχύτητα μετά την απελευθέρωση ή το αυτοκίνητο κάνει πραγματικά όλη τη σκληρή δουλειά; Εάν ναι, αυτό σημαίνει ότι γίνονται ταχύτερα αρχεία;

Μελετώντας την ενεργειακή προσφορά και ζήτηση που περιέχονται στο αρχείο Campbell για τους νέους άνδρες, μπορούμε να αρχίσουμε να υπολογίζουμε τις συνεισφορές που σχετίζονται με τον άνθρωπο και τις μηχανές.

Για αυτό το ρεκόρ, η ενέργεια προέρχεται τόσο από την καύση του καυσίμου κίνησης όσο και από το εργατικό δυναμικό.

Η δύναμη που απαιτείται για τη διατήρηση ορισμένης ταχύτητας εξαρτάται από τη δύναμη αντίστασης που επενεργεί στην εμπρός κίνηση του αναβάτη. Σε σταθερή διαδρομή με σταθερή ταχύτητα, υπάρχουν δύο βασικά στοιχεία:

Πνευματική αντοχή, που ονομάζεται επίσης και πνευματική έλξη

Αντοχή σε κύλιση, η οποία καλύπτει σε μεγάλο βαθμό την τριβή μεταξύ των τροχών και του δρόμου, την τριβή στα έδρανα τροχών και την αποτελεσματική μετάδοση ενέργειας από τα πεντάλ από την αλυσίδα στους τροχούς.

Με την κατηγορία ταχύτητας ανέμου, η αεροδυναμική αντίσταση αυξάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι αυξάνεται ταχύτερα καθώς αυξάνεται η ταχύτητα.

Ταυτόχρονα, η αντίσταση της περιστροφής αυξάνεται γραμμικά σε ταχύτητα, πράγμα που σημαίνει ότι αυξάνεται με πολύ χαμηλότερη ταχύτητα όσο αυξάνεται η ταχύτητα.

Ο Benjamin Till, μηχανικός συστημάτων για την ομάδα Monash Human Power στο Πανεπιστήμιο Monash, εξηγεί: “Αρχικά, αν θέλατε έναν γρήγορο κύκλο και είχατε την επιλογή να αποκλείσετε μια δύναμη αντίστασης από τη φυσική, τότε θα ήταν έξυπνος”.

Για να το θέσουμε αυτό στο πλαίσιο, στην ποδηλασία σε επίπεδο ελίτ (αφού φαίνεται ότι δεν υπάρχουν αυτοκίνητα που κρύβονται πίσω τους!), Η αεροδυναμική αντίσταση αντιπροσωπεύει συνήθως το 95% περίπου της συνολικής δύναμης της αντίστασης.

Έτσι, η τυποποιημένη προσπάθεια του Campbell στο ρυμουλκούμενο αυτοκίνητο τον βοήθησε με δύο σημαντικούς τρόπους. Πρώτον, του έδωσε δυναμική, η οποία μείωσε την κατανάλωση ενέργειας κατά την επιτάχυνση.

Δεύτερον, η προσάρτηση ολίσθησης του αυτοκινήτου (αρχικά μια διασταύρωση μεταξύ της αεροτομής και της σκηνής, την οποία ο Campbell έβαλε πίσω κατά την οδήγηση) απομάκρυνε μεγάλο μέρος της αεροδυναμικής αντοχής που ήταν δύσκολο να επιτευχθεί με τέτοιες εκπληκτικές ταχύτητες. Συνήθιζα να πηγαίνω.

Με την οδήγηση μετά το αυτοκίνητο, ο αναβάτης θα βιώσει χαμηλότερες σχετικές ταχύτητες ανέμου και χαμηλότερη αντίσταση αέρα.

Στην πραγματικότητα, εάν ο επιβάτης είναι τοποθετημένος σωστά, η ροή αέρα που ακολουθεί το αυτοκίνητο μπορεί να δημιουργήσει μια δυναμική κινητήρια δύναμη για το καύσιμο – αποτελεσματικά, το αυτοκίνητο «φράζει» κάποιο αέρα πίσω του και ο αναβάτης μπορεί να απορροφηθεί με αυτόν τον τρόπο.

Τι γίνεται με τα υλικά που απαιτούνται για να διατηρηθεί αυτή η ορμή μετά την έναρξη των σύννεφων; Εξαρτάται κυρίως από το χρησιμοποιούμενο μέγεθος εργαλείων και η αντίσταση κύλισης πρέπει να ξεπεραστεί.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς μου, η αεροδυναμική οπισθέλκουσα στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου ρυμούλκησης είναι ελάχιστη, με ισχύ που κυμαίνεται από 600 έως 700 Watt για τον επιβάτη έως 300 χιλιόμετρα την ώρα (το επόμενο σημαντικό ορόσημο για τους άνδρες και το γυναικείο ιστορικό) .

Η παραγωγή θα χρειαστεί συντήρηση. Για να οδηγήσετε μέσα από την παγίδα 200 μέτρα σε 2,4 δευτερόλεπτα.

Αυτό φαίνεται αρκετά αξιόπιστο, δεδομένου ότι οι επιβάτες της Tour de France μπορούν να ρίξουν περισσότερο από 1000 βατ για ένα λεπτό ή περισσότερο.

Έτσι, το καλάθι έλξης είναι ένας πραγματικά σημαντικός παράγοντας και όχι η φυσική απόδοση του αναβάτη.

Στην πραγματικότητα, αν ο επιβάτης αφαιρεθεί από την κοίτη του ποταμού μετά τη ρυμούλκηση του σε 300 χιλιόμετρα την ώρα, η ζήτηση ενέργειας για τη διατήρηση αυτής της ταχύτητας θα κυμανθεί στα 100 kW – σχεδόν η απόδοση μιας μοτοσικλέτας υψηλής ισχύος!

Τι γίνεται με το ρεκόρ χωρίς ποδηλασία

Δεδομένης της κρίσιμης σημασίας της υπέρβασης της αεροδυναμικής έλξης, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι ομάδες ποδηλάτων επενδύουν πολύ στην αεροδυναμική Ε & Α.

Στην πραγματικότητα, η αεροδυναμική των παραδοσιακών τοποθεσιών ποδηλασίας δεν είναι καθόλου ιδανική. Αυτό είναι προφανές όταν συγκρίνουμε τις ταχύτητες που επιτυγχάνονται με τα παραδοσιακά ποδήλατα με τα “αρκετά πυκνοκατοικημένα οχήματα”.

Πρόκειται για ένα τροποποιημένο ποδήλατο, στο οποίο ο επιβάτης είναι τοποθετημένος σε θέση αναπηδήσεως, με δυναμικό κάλυμμα στο μπροστινό μέρος, που ονομάζεται φέρινγκ.

Η εγγραφή ταχύτητας για ένα τέτοιο όχημα σε απόσταση μεγαλύτερη των 200 μέτρων είναι σήμερα 144 χλμ. / Ώρα. Αυτή είναι η διπλάσια ταχύτητα που επιτυγχάνεται κατά τη διάρκεια του αγώνα ποδηλάτου σε παραδοσιακό ποδηλάτο.

Ο David Burton, διευθυντής της ερευνητικής διευκόλυνσης αιολικής σήραγγας στο Πανεπιστήμιο Monash, λέει ότι η ποδηλατική ελίτ «έχει εξαλείψει τα φρούτα χαμηλής ανάρτησης πριν, όταν πρόκειται να αποκτήσει ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα μέσω της αεροδυναμικής», να σχεδιάζει τον εξοπλισμό λαμβάνοντας υπόψη τους κανόνες και τους περιορισμούς της το παιχνίδι στο πλαίσιο και τον αναβάτη.

Leave a Comment