Amata

Как увеличить реально скорость и КПД велосипеда.
Приемы, факторы, основные методики и критерии скорости велосипеда

Увеличение скорости велосипеда зависит от многих факторов.
Основные техники и методики мы разберем отдельно.
Современные технологии позволяют увеличить скорость велосипеда, но все же стоит помнить,
что велосипед это механическое устройство, приводимое в движение за счет мускульной силы.

Средний велосипедист без больших усилий удерживает 18-24 км/ч по асфальтовой дороге
в нормальных условиях на современном горном велосипеде.
Под средним велосипедистом понимается человек, который катается в месяц примерно
20-50 часов (час-два в день). Пол ездока при таких скоростях не оказывает решающего значения,
больше - тренированность.
Вкручивать 18 км/ч способен без особых усилий практически каждый,
в том числе и подростки от 12-14 лет. Дети обычно несколько медленнее: от 12 км/ч.

Самое большое значение для скорости - силы велосипедиста и правильная посадка.
Важно так же соотношение передачи, скорости и покрытия.
Протектор покрышек сильно влияет, рама и её конструкция,
поэтому, на кросскантрийном двухподвесе обязательно должна быть блокировка амортизаторов,
по асфальту намного проще ехать на жесткой раме.
Вес важен при разгоне, на максималку не влияет, важно, чтобы тормоза не терли, обода ровные были.
Ну при сильном встречном ветре стоит сгибаться посильнее,
аэродинамику никто не отменял и тело действует как антипарус.

КПД велосипеда и в биологическом, и в механическом отношении очень высок.
Исследователи подсчитали, что с точки зрения затрат количества энергии,
которое человек должен потратить на преодоление заданного расстояния,
велосипед является наиболее эффективным самодвижущемся транспортных средств.

С механической точки зрения с педалей на колёса передаётся до 99% энергии,
хотя использование механизма переключения передач может уменьшить эту величину на 10-15%.
С точки зрения соотношения веса полезного груза, который велосипед может везти к общему весу,
то велосипед является также наиболее эффективным средством транспортировки грузов.

Человек, едущий на велосипеде на низких и средних скоростях (16-24 км/ч),
использует такую же мощность, которая требуется для ходьбы,
поэтому велосипед является наиболее энергоэффективным общедоступным транспортным средством.
Аэродинамическое сопротивление, которое увеличивается приблизительно пропорционально квадрату скорости,
требует более высокой мощности относительно скорости из-за того,
что с ростом скорости велосипеда требуемая мощность увеличивается в кубической зависимости,
так как мощность равна скорости умноженной на силу.

Что оказывает влияние на скорость велосипеда:

· Сопротивление воздуха (аэродинамика).
· Качество дорожного покрытия.
· Фактор почв.
· Ветер.
· Давление в покрышках и рисунок протектора.
· Технические факторы: трение в различных частях механизма и т.п.


Типичные скорости для велосипедов лежат в диапазоне от 15 до 30 км/ч. На быстром гоночном велосипеде,
средний гонщик может ехать на скорости 50 км/ч по ровной поверхности
в течение коротких отрезков времени.

Самая высокая скорость, официально зарегистрированная для транспортного средства,
приводимого в действие мускульной энергией при движении по ровной поверхности
в безветренную погоду и без внешней помощи
(то есть перед транспортным средством не двигалась какая-либо машина или мотоцикл) составила 133,284 км/ч.

Этот рекорд был установлен Сэм Уиттингем в 2009 году в Варне.
В 1989 году во время гонок через всю Америке группа транспортных средств,
приводимых в действие мускульной энергией пересекла Соединённые Штаты всего за 6 дней.
Самая высокая скорость, официально зарегистрированная при езде на велосипеде
с обычной вертикальной посадкой гонщика при прочих равных условиях
составила 82,52 км/ч на дистанции более 200 метров.
Этот рекорд был установлен в 1986 году Джимом Гловером на велосипеде модели "Мультон АМ7"
на третьем международном научном симпозиуме транспортных средств,
приводимых в действие мускульной в Ванкувере.

Сопротивление воздуха(аэродинамика) оказывает очень большое влияние с ростом скорости,
поскольку оно пропорционально ее квадрату.
Рекорд в часовой гонке на шоссейнике около 51 км, в последние годы растет незначительно.
При использовании обтекателя, полностью закрывающего велосипед,
скорость может значительно возрасти (в полтора-три раза).

В обычных условиях,
к сожалению промышленность пока не разработала готовых и доступных решений для велосипедистов.
При 20-30 км/ч аэродинамика решающего влияния не имеет.
Рекорд на велосипеде с обтекателем 83 мили в час (133 км/ч).

Пристроившись за автобусом или любым другим воздушным щитом,
велосипедист получает преимущество - он едет в воздушном мешке.
Рекорд скорости для такого случая 268,83 км/ч, автор Фред Ромпельберг.
Стоит отметить, что способ крайне опасен, особенно когда водитель не знает о том, что вы находитесь позади.
В интернете достаточно показательных фотографий того, что бывает при неблагоприятном исходе.

Был проведён крупный конкурс, задачей которого ставилось снижение веса гоночных велосипедов
за счёт использования современных материалов и компонентов.
Кроме того, в современных колёсах стоят подшипники с низким коэффициентом трения,
используются и другие возможности для снижения сопротивления,
однако в проведённых испытаниях эти компоненты практически не влияли
на характеристики велосипеда во время езды по ровной дороге.

Например, снижение веса велосипеда на 0,45 кг даст тот же эффект при соревновании
на время на 40 километровой дистанции по ровной дороге, что и удаление какой-либо выступающей части,
имеющей площадь аэродинамической поверхности размером с карандаш.
Кроме того, международный союз велосипедистов устанавливает ограничение
на минимальный вес велосипеда, который будет допущен до участия в гонках,
чтобы препятствовать создание настолько тонких конструкций велосипедов,
что их использование будет небезопасным.

По этой причине при разработке последних моделей велосипедов все усилия
были направлены на снижение аэродинамического сопротивления путём применения
труб аэродинамической формы, плоских спиц на колёсах, и использования такого руля,
чтобы положение туловища гонщика и его рук имело бы минимальное аэродинамическое сопротивление.
Эти изменения могут существенно повлиять на характеристики, сокращая время прохождения дистанции.

Меньший вес приводит к большой экономии времени при езде вверх по склону по холмистой местности.
Качество дорожного покрытия оказывает некоторое влияние на скорость велосипедиста.
По идеально ровному асфальту едется легко и безопасно: нет шансов поймать колдобину
и повредить колеса или получить травму. В российских реалиях все зачастую не так.
Иногда есть возможность ехать быстро, но это не безопасно.
В общем случае чем более ровное и твердое покрытие, тем быстрее едет велосипед.
В поворотах также важна будет цепкость колес за покрытие, то есть коэффициент трения.
Скорость по гравийной дороге падает до средней от 10 до 18 км/ч,
в зависимости от качества и твердости покрытия
(то же относится и к булыжным мостовым и тому подобным покрытиям).
С песчаным - может упасть до 3-8 км/ч, а то и вовсе придется идти пешком.

Фактор почв также немаловажный критерий.
Отдельной строкой стоит написать о глинистых и черноземных почвах.
Глинистые почвы при намокании после дождей становятся очень скользкими и липкими.
За несколько километров грязи может налипнуть столько,
что тяжело будет крутить педали даже на скорости 5-6 км/ч.

Каждые несколько километров приходится счищать лишнее подручными средствами.
При черноземье после обильного дождя грязью все забьется за 400-500 метров настолько,
что ехать будет невозможно.
Чистить долго и утомительно, поэтому иногда приходится тащить велик
до асфальта или какого-нибудь другого покрытия.

В зависимости от скоости ветра его влияние может изменяться от незначительного до огромного,
делающего езду на велосипеде невозможной.
Для европейской части типичны ветра 10 км/ч.
Соответственно, при попутном ветре вы можете ехать быстрее,
а при встречном - медленнее на сходную со скоростью ветра цифру.

Давление в покрышках и рисунок протектора также оказывают влияние на скорость.
На маунтинбайке смена зубастых покрышек на гладкие слики и повышение давления
с 2,5 атмосфер до шести способно прибавить несколько км/ч к скорости.
Смена горного на шоссейник способна дать прибавку скорости еще больше.

Трение в подшипниках или цепи может стать очень значительными при неправильной эксплуатации.
Самой распространенной проблемой для скорости велосипеда является цепь,
которую давно не смазывали и не чистили.
Это способно замедлить вас на 10-20%. Обычно цепь требует смазки каждые 50-200 км
характерным визгом и скрипом.
Также причиной снижения скорости могут быть колодки, которые чиркают по тормозному диску
или ободу в следствие каких-либо технических неполадок. Кроме негативного влияния на скорость,
это приводит к преждевременной выработке их ресурса.

Самое печальное, что может произойти - это непротянутые колеса с восьмерками.
При входе в повороты такие колеса зачастую чиркают покрышкой по раме,
а то и вовсе со временем могут протереть до дыр задние перья
(на покрышке часто есть абразив: смесь из песка, грязи и глины).
Для того чтобы этого не происходило надо время от времени проверять технику на неполадки.
Желательно это делать в хорошей мастерской.

Невозможно превратить обычный прогулочный велосипед с двумя звездочками в спортивный многоскоростной.

Однако несложная модернизация в домашних условиях
поможет улучшить скоростные показатели даже самого простого велосипеда:

· Замените руль велосипеда на более легкий. Подберите удобное для вас облегченное сиденье.
Попробуйте совсем отказаться от крыльев.
В сухую теплую погоду они не нужны, а в грязь и слякоть вы сможете вернуть крылья на место.
Эти изменения позволят увеличить скорость велосипеда за счет уменьшения его веса.

· Поставьте вместо обычных контактные педали.
Это позволит разгонять велосипед не только давлением на педаль,
но и притягиванием педали при ее движении вверх.
Правда, для использования таких педалей придется купить специальные ботинки.

· Звездочку на переднем колесе велосипеда попробуйте заменить звездочкой
с увеличенным количеством зубцов, а звездочку заднего колеса сменить на звездочку
с уменьшенным количеством зубцов.
Обычно на спортивных велосипедах вперед ставят шестеренку на пятьдесят четыре зубца,
а назад — на тридцать шесть зубцов.
При такой модернизации тяжелее крутить педали при подъеме в гору, но можно увеличить скорость велосипеда.


· Диаметры велосипедных колес изменяются в пределах от 20 дюймов до 28 дюймов.
Большие колеса позволяют увеличить скорость велосипеда, но крутить педали будет тяжелее.
Кроме того, велосипед с большими колесами более устойчив.
Большие колеса обеспечивают и лучшую проходимость, поскольку колесо может преодолеть
препятствие размером не более 1/3 диаметра колеса.


· Можно пойти дальше и полностью самостоятельно собрать велосипед,
подобрав наиболее подходящие вашим требованиям комплектующие.
Главное знать, какой велосипед вы хотите получить в результате.

Преимущество лёгких велосипедов, и в особенности лёгких колёс
относительно кинетической энергии заключается в том, что кинетическая энергия
начинает проявлять своё влияние только тогда, когда скорость движения велосипеда изменяется,
поэтому есть два случая, когда лёгкие колеса дают преимущество:
в спринте и при преодолении крутых поворотов в критериуме.

В спринте на дистанцию 250 м при движении со скоростью от 36 до 47 км/ч,
при весе велосипеда и спортсмена 90 кг, плюс ещё 1,75 кг веса колёс (ободы, шины, спицы)
кинетическая энергия увеличивается на 6360 джоулей (сжигаются 6,4 ккал).
Если снизить общий вес ободов, шин и спиц на 500 г, то эта кинетическая энергия уменьшится
на 35 Дж (1 ккал = 1,163 Ватт-час).
Влияние этой экономии веса на скорость или пройденное расстояние довольно сложно вычислить,
необходимо знать мощность, развиваемую спортсменом и длину спринтерской дистанции.

Расчеты показали, что снижение массы колёс на 500 грамм
даст выигрыш для спринтера в во времени 0,16 секунд, и выигрыш в пройденном расстоянии 188 см.

Если сделать колёса аэродинамическим, то выигрыш составит 0,05 км/ч при скорости 40 км/ч,
польза от снижения веса будет пренебрежительна мала по сравнению с пользой,
полученной от аэродинамической формы колёс.
Для сравнения, лучшие велосипедные колёса аэродинамической формы дают выигрыш
около 0,6 км/ч при скорости 40 км/ч, так что в спринте стоит применить комплект
колёс аэродинамической формы весом 500 г и меньше.

В критериуме (групповая кольцевая гонка) гонщик часто начинает резко разгоняться
после прохождения каждого поворота. Если велосипедист должен тормозить перед
прохождением каждого поворота (а не катиться по инерции, что бы сбросить скорость),
то кинетическая энергия, которая добавляется при каждом разгоне, теряется в виде тепла при торможении.

При гонке критериум по равнинной местности со скоростью 40 км/ч,
с длиной одного круга 1 км и каждый круг имеет 4 поворота, потеря скорости
на каждом повороте составляет 10 км/ч. Продолжительность гонки составляет один час,
вес гонщика - 80 кг, велосипеда - 6.5 кг, обода, диски и спицы весят 1.75 кг,
в этой гонке придётся преодолеть 160 поворотов.
На это потребуется дополнительные 387 ккал к 1100 килокалориям,
требуемым для езды с постоянной скоростью на той же дистанции.

Снижение веса колёс на 500 г снизит общее потребление энергии тела на 4,4 ккал.
Если добавление дополнительных 500 г веса в колёса привело
к снижению аэродинамического сопротивления на 0,3%
(это даёт увеличение скорости на 0,03 км/ч при езде со скоростью 40 км/ч),
то расход калорий на компенсацию дополнительного веса будет компенсирован
снижением аэродинамического сопротивления.

Ещё одно место, где лёгкие колёса могут иметь большое преимущество, это езда в горку.
Из формулы для расчёта мощности следует, что 450 грамм сэкономленной массы
дадут прибавку 0,1 км/ч к скорости при езде в горку с подъёмом в 4°,
и даже сэкономленные 1,8 кг веса дадут прибавку скорости только 0,4 км/ч
для лёгкого спортсмена.
Итак, из-за чего возникает значительный положительный эффект при снижения веса колёс?
Одни предполагают, что нет никакой экономии нет, а действует "эффект плацебо".

Так же было предположено, что изменение скорости при каждом нажатии на педали
при езде в гору объясняет полученное преимущество.
Однако энергия при изменениях скорости сохраняется - во время фазы нажатия педалей
велосипед немного ускоряется, при этом кинетическая энергия накапливается,
а в "мёртвых зонах" во время прохождения педалями верхней точки хода велосипед замедляется,
так что кинетическая энергия восстанавливается.
Таким образом, увеличение вращающейся массы может несколько снизить колебания
изменений скорости велосипеда, но оно не увеличивает потребность в дополнительной энергии.

Более лёгкие велосипеды легче преодолевают подъёмы, но влияние "вращающейся массы"
является проблемой лишь во время быстрого ускорения, но и даже тогда оно мало.

Обычный человек, иногда выбирающийся на велосипедные прогулки,
в большинстве случаев переоценивает скорость, с которой он передвигается на велосипеде.
Видя на компьютере показания 25-30 км/ч, кажется,
что эта скорость будет поддерживаться на протяжении длительного времени.
На практике же, реальная средняя скорость на асфальтированной дороге
за три-четыре часа, может едва достигнуть 20 км/ч.

Конечно, этот параметр также будет зависеть от типа и уровня велосипеда.
На некачественных или маленьких складных велосипедах и эти цифры будут недостижимы.
Более подготовленный велосипедист, проезжающий по нескольку тысяч километров в год,
окажется ощутимо быстрее.
У него лучше физические кондиции, выше техника езды, эффективность и, как правило, лучше велосипед.
Такие люди могут ехать со средней скоростью около 25 км/ч
на дистанциях до 100 км, а порой даже больше.

Спортсмены-любители, серьезные марафонцы – это группа людей,
обладающая совершенно другими физическими и техническими возможностями.
Они могут на шоссе поддерживать среднюю скорость 30-35 км/ч в течение многих часов.
При этом текущая скорость на отдельных участках может достигать 40 км/ч.
При езде в группе эти показатели ощутимо возрастают.
Профессиональные спортсмены в групповой гонке
могут ехать со средней скоростью выше 50 км/ч, а скорость на спусках может переваливать за сотню!

Сильнейшие профессионалы и в одиночку могут поддерживать среднюю скорость 50 км/ч.
Именно такой рекорд скорости установлен в часовой гонке на треке на велосипеде классической конструкции.
Пересеченная местность, в зависимости от характера, существенно уменьшает среднюю скорость.
На тяжелейших горных трассах даже у подготовленных спортсменов-велосипедистов
средняя скорость может быть в районе 15 км/ч.
И это при том, что они едут на сверхлегких профессиональных велосипедах,
а их уровень владения техникой очень высок.
С другой стороны, обычный человек вообще не смог бы ехать на велосипеде в таких условиях,
а его средняя скорость передвижения пешком составила бы 1-2 км/ч.

Как увеличить свою скорость?
В первую очередь, тренироваться.
Только регулярные тренировки позволят ездить лучше и быстрее.
Также важно – приобрести качественный велосипед, подходящий для предполагаемого использования и стиля катания.

Тогда тренировки станут более эффективными и приятными.
На хорошем велосипеде и кататься интересней!

https://sites.google.com/site/veloag...sti-velosipeda