Vervaardigers doen baie moeite om aero-stel te maak, maar sal dit jou werklik vinniger maak? Fietsryer vind uit
As jy fiets ry, weet jy alles van die gevolge van windweerstand. As jy teen spoed op die plat ry, dra aërodinamiese sleur tot 90% van die algehele weerstand teen voorwaartse beweging by. Dit is omdat die stomp en onreëlmatige vorm van 'n fiets en ruiter inherent sleg is om glad deur lug te beweeg, wat beteken dat enige verbeterings in aerodinamika 'n groot verskil kan maak om kosbare energie te bespaar en spoed te verhoog.
Gevolglik bestee vervaardigers groot hoeveelhede tyd en geld aan aërodinamiese toetsing, en beweer byvoorbeeld dat die stel wat 10% meer doeltreffend is, jou 20 sekondes oor 'n gegewe afstand kan bespaar of jou 'n voordeel kan gee gelykstaande aan vyf watt. Fietsryer wou kyk of hierdie bewerings in die regte wêreld gestaaf kan word, en nie net in 'n windtonnel nie.
Om ons eie ondersoek uit te voer, het ons na die Hillingdon-fietsbaan in Wes-Londen gekom. Die plan is vir inwonende fietstoetser James om vyf sessies van drie rondtes te voltooi teen 'n gemeterde en konsekwente poging van 300 watt met elke keer 'n ander stuk aërodinamiese stel.
Ons neem die tyd van elke sessie om die aërodinamiese doeltreffendheid van elke item te bepaal, en sit hulle dan almal saam om die kumulatiewe effek vas te stel.
Die komponente wat ons uitruil, is wiele, stawe, helm en velpak – met ander woorde dié wat waarskynlik deur 'n gemiddelde padryer verander sal word op soek na beter lugdinamika. Alhoewel daar 'n paar veranderlikes is wat beteken dat ons toetsing nie heeltemal wetenskaplik is nie, is ons plan beslis 'n beroep op Reynolds se direkteur van tegnologie en innovasie, Paul Lew.
‘Hierdie soort toetsing gebeur nie genoeg nie,’ sê hy. 'Dit is 'n goeie manier om aerodinamika te toets – die probleem is dat dit net te duur is om die veranderlikes in die werklike wêreld te beheer in dieselfde mate as wat jy die meer beperkte aantal veranderlikes in 'n windtonnel kan beheer.
'Dit sal te uitdagend wees om die vlak van betroubaarheid te bereik dat die meeste ingenieurs gemaklik sal wees om ook hul naam te plaas. Julle is egter nie ingenieurs nie, so hoef nie bekommerd te wees nie, en ek sien waarde in hierdie tipe toetsing.’
So met die bekragtiging van een van die mees gerespekteerde name in fietsry-aërodinamika, kry ons krake.
Wiele
James se eerste drie rondtes word voltooi op Mavic R-Sys SLR-wiele, Giant Contact SL-stawe, Sportful se Pro Race-trui en Super Total Comfort bibshorts en 'n Giro Aeon-helm – alles stel sonder aërodinamiese pretensies.
Hierdie drie rondtes is gemiddeld 2m 33s, wat ons gebruik as 'n beheertyd waarteen die rondtes met ons aërodinamiese aanpassings vergelyk kan word.
Die eerste verandering is om oor te skakel na Bontrager Aeolus 5 TLR diepsnitwiele. Diep-seksie wiele het korter speke wat lugvloei minder versteur as standaard wiele, plus die dieper vellings moedig ook 'n laminêre (gladde) lugvloei oor hul oppervlak aan.
Lew verduidelik dat goeie aero-vellings teen sekere slingerhoeke wind kan gebruik soos 'n seil op 'n boot, wat voorwaartse stukrag skep wat weerstand teen sleep. James se gemiddelde tyd vir die drie rondtes is 5 s vinniger per rondte (2 m 28 s) as die beheertyd – 'n verbetering van 3,3%.
Dit lyk nie so groot soos ons verwag het nie, maar Lew is nie verbaas nie.
‘Die seil-effek van diep vellings werk die beste met konstante sywinde, byvoorbeeld op 'n uit-en-terug-TT-baan. Op 'n kort renbaan verander die hoeke die hoek van die wind te veel dat dit so 'n dramatiese effek kan hê.’
Aero-kroeë
Die volgende stap is om die tradisionele stawe uit te ruil na plat-top Enve SES aero-padstawe. Die Kamm-stertvorm van die toppe bied 'n minimale frontale area aan die wind, so het die effek dat die lug netjies verdeel word om die drukverskil wat drukweerstand veroorsaak te verminder - 'n sleutelfaktor in totale aërodinamiese weerstand.
Die gemiddelde rondtetyd met die Enve-stawe is 6s laer op die kontrole op 2m 27s – 'n 3.9% besparing. Dit verbaas ons, want ons het nie verwag dat die klein verskil in staafvorm so 'n effek op aero-weerstand sou hê nie, maar die verbetering in spoed was nie alles te danke aan die stawe se aërodinamiese dwarssnit nie.
Hulle is smal langs die toppe en flits uit by die druppels, so terwyl die algehele breedte dieselfde is, het die toppe 'n kleiner frontale area. Plus die vorm van die druppels moedig die ruiter aan om 'n nouer, meer aërodinamiese posisie in te neem.
Simon Smart, stigter van die aerodinamikamaatskappy Drag2zero, het gehelp om die stawe te ontwikkel. "Om van 'n meer regop posisie na 'n laer posisie te verander, gee die grootste vermindering in sleep," sê hy.
‘Die ekstra watt wat deur goeie aërodinamika bespaar word, is maklik groter as die winste wat jy sal kry uit die beste winteroefening wat jy kan doen.’
Helmet
Aangesien die ruiter se kop een van die gebiede is wat die meeste aan lugvloei blootgestel is, vervaardig vervaardigers vliegtuighelms wat ontwerp is om lugvloei doeltreffend te rig om turbulensie te verminder terwyl hulle steeds 'n paar verkoelingsopenings het.
Dit het gelei tot onlangse aansprake van indrukwekkende aero-aanwinste, met Giro wat beweer sy Air Attack is 17 sekondes vinniger oor 40 km as sy Aeon-helm. Met Specialized se Evade op sy kop, klok James gemiddelde rondtes van 2m 31s - 'n 2s verskil aan ons beheertyd. Wanneer dit geëkstrapoleer word, kan dit lei tot 'n besparing van ongeveer 26 s oor 'n rit van 40 km.
Lew verduidelik hierdie indrukwekkende vlak van tydbesparing is waarskynlik te wyte aan James se relatief hoë spoed. Om 'n 300 watt-uitset te handhaaf, het hy teen ongeveer 38 km/h gery, en die voordele van verbeterde aërodinamika neem eksponensieel toe met spoed.
‘As jy’n grafiek met sleep op die vertikale as en snelheid op die horisontale as sou teken, sou jy nie’n reguit lyn sien nie – jy sou’n eksponensiële kurwe opwaarts sien,’ sê Lew. ‘Sleep begin aansienlik toeneem oor 30kmh, so bokant daardie snelheid wys aerodinamiese winste werklik.’
Skinsuit
Ons laaste stuk aero-stel is 'n Santini Speed Shell-velpak. Lew en Smart stem saam dat omdat die liggaam die grootste enkelvoudige massa is, dit die grootste deel van die sleep bydra.
'n Velpak verwyder die oppervlakrimpels wat veroorsaak word deur nate en kledingstukoorvleuelings, so ons verwag nogal 'n groot effek op aerodinamika. Tog vind ons net 'n 0.8% tydbesparing, met James wat gemiddelde rondtes van 2m 32s stel.
Terwyl dit steeds 'n ordentlike besparing is wanneer dit na 'n langer afstand geëkstrapoleer word, is dit minder voordelig as die ander items in hierdie toets. Dit kan toegeskryf word aan die feit dat James se standaardtrui en bibshorts 'n redelike skerp snit gehad het met minimale oortollige materiaal.
Daar is getoon dat ander voordele van velpakke, soos die kompressie wat hulle op spiere uitoefen, moegheid verminder, maar eers na langer afstande as wat ons hier gery het.
'n Laaste punt wat die moeite werd is om te noem, is dat in teenstelling met die ander komponente wat hervorm kan word om weerstand te verminder, kan 'n velpak net werk om wat bekend staan as 'direkte wrywing' te verminder en nie die vorm van 'n ruiter se liggaam verander nie.. Direkte wrywing is 'n sekondêre komponent van aërodinamiese weerstand en is baie minder betekenisvol as frontale area en profiel.
Die volle aero
James voltooi sy laaste drie rondtes, toegerus met al die aero-toerusting. Saam laat hulle hom toe om 10'e van sy beheerrondte-gemiddelde af te sny teen dieselfde kraglewering, wat teen 'n gemiddeld van 2m 23s.
Hierdie totale besparing van 6,5% sal 'n aansienlike 2m 27s oor 40 km werd wees. Voorspelbaar is hierdie resultaat effens minder as die som van die individuele winste as gevolg van die eksponensiële toename van weerstand met spoed, plus die komplekse manier waarop verskeie aërodinamiese elemente interaksie het.
Die hele ruiter en fiets werk as 'n stelsel en dit is nie bloot 'n geval van die toevoeging van een element by die volgende en verwag dat hulle almal moet optree asof hulle in isolasie is nie. Baie kenners in die veld sê komponent-integrasie is waar die groot toekomstige winste lê.
Alhoewel ons toets nie so streng beheer is soos 'n laboratorium-eksperiment nie, het dit konsekwente neigings aan die lig gebring wat die doeltreffendheid van aerodinamiese stel in 'n werklike omgewing ondersteun, en het getoon dat die obsessie met aërodinamiese winste goed gegrond is. Smart stem saam: 'As jy eers jou liggaam tot 'n goeie vlak opgelei het, is dit moeilik om soveel meer te vind, maar aero kit is 'n lewensvatbare manier om vinniger te word.'
Hoewel Smart en Lew waarsku dat die gebrek aan herhaalbaarheid met ons toets ons versigtig moet maak om tot konkrete gevolgtrekkings te kom oor die vergelykende meriete van die verskillende stukke lugvaarttoerusting, stem albei saam dat die stel voordelig sal wees.
'Of jou toets genoeg veranderlikes beheer het of 'n groot genoeg datastel gehad het om 'n koopbesluit te neem op grond van die resultate is 'n besluit vir jou lesers, maar ek voorspel dat die algehele neigings wat vertoon word min sal verander as die datastel is vermeerder.”’n Windtonnel sê jy? Wie het een van daardie nodig?
