ขอบอากาศพลศาสตร์นั้นคุ้มค่ากับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นหรือไม่?

ฉันรู้สึกว่าการลดน้ำหนักล้อของคุณเป็นเรื่องสำคัญ อย่างไรก็ตามฉันสังเกตเห็นว่าขอบอากาศพลศาสตร์ระดับสูงมาก ๆ นั้นหนักกว่าขอบที่ถูกกว่าโดยผู้ผลิตรายเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น:

• ล้อล้อ EA90 SLXของ Easton มีระดับนาฬิกาอยู่ที่1,398กรัมและประมาณ $ 1,000 สำหรับคู่ในขณะที่EC90 TKOระดับไฮเอนด์ของพวกเขาคือ 1545 กรัมสำหรับราคาสองเท่า

• ล้อKysrium Elite Sของ Mavic มีน้ำหนัก 1520 กรัมและน้อยกว่าหนึ่งในสามของราคาล้อCosmic Carbone 80ระดับสูงที่ 1640 กรัม

• Zipp's 30 Clincherราคาเพียง $ 850 สำหรับคู่ที่ 1655g ในขณะที่Firecrest® Carbon Clinchers 808 อันราคา $ 3000 และมีน้ำหนัก 1730 กรัม

เห็นได้ชัดว่าราคาดูเหมือนจะสนับสนุนความคิดที่ว่าอากาศพลศาสตร์มีความสำคัญมากกว่าน้ำหนักไม่กี่ร้อยกรัม แต่น้ำหนักที่เพิ่มเข้ามานั้นตรงข้ามกับกำไรที่ได้รับ? หรือความสำคัญของการลดน้ำหนักการหมุนเกินพิกัดคืออะไร?

เห็นได้ชัดว่าราคาดูเหมือนจะสนับสนุนความคิดที่ว่าอากาศพลศาสตร์มีความสำคัญมากกว่าน้ำหนักไม่กี่ร้อยกรัม แต่น้ำหนักที่เพิ่มเข้ามานั้นตรงข้ามกับกำไรที่ได้รับ?

การคำนวณที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับมวลรวมของคุณและจักรยานความเร็วลมมุมของคุณไม่ว่าคุณจะปีนขึ้นไปบนพื้นราบหรือจากมากไปน้อยและความเร็วที่คุณกำลังทำ (หรือกำลังของคุณ กำลังออกไป) อย่างไรก็ตามเราสามารถประเมิน ballpark ของตัวแปรเหล่านั้นเพื่อให้ได้คำตอบโดยประมาณ

สมมติว่าล้อ aero เพิ่มมวลรวม 100 กรัมเมื่อเปรียบเทียบกับล้อ "หุ้น" และในทางกลับกันลดพื้นที่การลาก CdA ของคุณด้วย 0.005 m ^ 2 นั่นคือการปรับปรุง ballpark สำหรับล้อ aero ที่สมเหตุสมผลเมื่อเทียบกับขอบกล่องมาตรฐาน แต่สำหรับล้อที่ออกแบบมาอย่างดีมากคุณอาจเห็นความแตกต่างนั้นเป็นสองเท่า (~ .01 m ^ 2) หรือมากกว่าโดยเฉพาะที่มุมเอียงสูง

สมการพลังงานสำหรับจักรยานเป็นอย่างดีเข้าใจและได้รับในครั้งนี้จักรยานคำตอบ Stackexchange ดังนั้นเพื่อกำหนดจุดที่เหมาะสมกว่าในการแลกเปลี่ยนน้ำหนักที่ลดลงสำหรับการลากอากาศพลศาสตร์เราสามารถทดแทนค่าที่เหมาะสมสำหรับมวลความเร็วความชันและอื่น ๆ และวางแผนการประหยัดพลังงานตามที่ทำที่นี่

รูปด้านล่างนี้เปรียบเทียบผู้ขับขี่ 80 กิโลกรัมพร้อมจักรยานพร้อมกล่องมาตรฐานกับผู้ขับขี่ 80.1 กิโลกรัมและจักรยานที่มีขอบเหล็ก เราคาดว่า aero rims จะบันทึก .005 m ^ 2 ในพื้นที่ลากเมื่อเทียบกับ rims มาตรฐาน เส้นประสามเส้นแสดงการประหยัดพลังงานสำหรับการปีนขึ้นไป 5% ถนนเรียบและสายเลือด 5% แกน x แสดงความเร็วของผู้ขับขี่เป็นกิโลเมตร / ชั่วโมงในขณะที่แกน y แสดงการประหยัดสำหรับล้อที่เบากว่า - เมื่อเส้นประอยู่เหนือเส้นศูนย์แนวนอนที่มั่นคงจะดีกว่าถ้ามีล้อที่เบากว่า เมื่อเส้นประตกอยู่ต่ำกว่าเส้นทึบแนวนอนแข็งจะดีกว่าถ้ามีล้ออากาศพลศาสตร์มากกว่า

อย่างที่คุณเห็นเฉพาะสำหรับปีนเขาที่ความเร็วต่ำเท่านั้นที่จะมีล้อที่เบากว่า อย่างไรก็ตามสำหรับการเปรียบเทียบโดยเฉพาะอย่างยิ่งการประหยัดน้ำหนักกับการประหยัดแบบลากเส้นประโยชน์ที่ได้คือน้อยกว่าวัตต์ เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้นเส้นประในที่สุดก็ลดลงต่ำกว่าศูนย์และจะดีกว่าถ้าเลือกเพื่อการประหยัดอากาศ

นั่นสำหรับเขาที่สูงชัน บนพื้นราบและทางลาดคุณจะรู้สึกดีขึ้นเมื่อใช้ล้ออากาศมากขึ้น

โปรดทราบว่าการประหยัดพลังงานยังค่อนข้างเรียบง่าย เมื่อแข่งรถแม้กระทั่งผลประโยชน์เล็ก ๆ ก็สามารถกำหนดชัยชนะหรือความสูญเสียได้ แต่สำหรับการขับขี่เพื่อการพักผ่อนหย่อนใจตามปกติคุณอาจต้องการรักษาขนาดของล้อที่มีน้ำหนักเบาและล้อที่มีอากาศมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้างบประมาณของคุณมี จำกัด มีเพียงคุณเท่านั้นที่สามารถตัดสินใจได้ว่าผลประโยชน์เชิงสัมพันธ์นั้นคุ้มค่า

คิดว่าฉันอาจเพิ่มความเห็นพิเศษบางอย่างให้กับตัวอย่างที่ดีและครอบคลุมของสถานการณ์น้ำหนักอากาศ aero v ที่ Robert จัดทำเมื่อปีที่แล้ว

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสถานการณ์เร่งพลวัตของการเร่งความเร็วบนพื้นราบซึ่งค่อนข้างซับซ้อนกว่าการปั่นจักรยานในสภาวะคงที่เล็กน้อย

บางคนอาจคิดว่าล้อไฟจะเร่งความเร็วได้ดีกว่าล้อที่มีน้ำหนักมากกว่า แต่ก็ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น แน่นอนว่ามีแนวโน้มที่จะเป็นตรงกันข้ามมากกว่าเมื่อคุณเดินทางด้วยความเร็วความต้องการพลังงานนั้นถูกครอบงำด้วยสองปัจจัย การเปลี่ยนแปลงของพลังงานจลน์ (รวมถึงการหมุน) และการเอาชนะการลากอากาศจำนวนมากและเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ

หากคุณลดความต้องการพลังงานสำหรับการเอาชนะอากาศลากแล้วพลังงานที่จำเป็นสำหรับสิ่งนั้นสามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มพลังงานจลน์แทน

ไม่ว่าผลลัพธ์นั้นจะส่งผลให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นหรือไม่ก็ตามมาจากความเร็วเริ่มต้นระยะเวลาของการเร่งความเร็วนั้นจะนานเท่าใดรวมถึงขนาดของความแตกต่างของอากาศพลศาสตร์และมวล

ฉันอ่านรายละเอียดบางอย่างในบล็อกโพสต์นี้เมื่อปีที่แล้ว

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2013/02/the-sum-of-parts.html

ในรายการนั้นฉันเปรียบเทียบการเร่งความเร็วนาน 10 วินาทีจากความเร็วศูนย์และจากความเร็วเริ่มต้นที่ 30km / h ในตัวอย่างฉันใช้ความแตกต่างตามหลักอากาศพลศาสตร์ทั่วไปที่ฉันวัดได้ระหว่างล้อและความแตกต่างที่พูดเกินจริงในมวลล้อ 0.5 กิโลกรัม

ผลลัพธ์จะถูกลงจุดบนแผนภูมิ

ปรากฎว่าหากคุณกำลังเริ่มต้นการวิ่งจากความเร็ว (ในกรณีนี้ 30 กม. / ชม.) ผู้ขับขี่ที่มีน้ำหนักมากขึ้นจะวิ่งไปข้างหน้าทันทีและผู้นำของพวกเขาจะยังคงเติบโตต่อไป ล้ออากาศที่หนักกว่านั้นเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเสมอในสถานการณ์นั้น (แม้ว่าจะมีปัจจัยอื่น ๆ ในการเลือกล้ออื่น ๆ มากมาย - ซึ่งฉันร่างไว้ในโพสต์ที่เชื่อมโยง):

อย่างไรก็ตามมันแตกต่างจากการหยุดที่ตายตัวเล็กน้อยซึ่งผู้ขับขี่ล้อที่เบากว่ามีข้อได้เปรียบเบื้องต้นอย่างไรก็ตามผู้ขับขี่ที่มีน้ำหนักมากขึ้นจะเริ่มจับขึ้นมาใช้เวลาประมาณ 7 วินาทีหลังจากนั้นขี่ออกจากผู้ขับขี่ล้อที่เบากว่า .

ดังนั้นฮ็อตดอกฮ็อตที่มีจุดเปลี่ยนใกล้ตายจึงนำเสนอปัญหาที่น่าสนใจและอาจได้รับประโยชน์จากการประเมินที่เป็นรายบุคคลมากขึ้น มิฉะนั้นถ้าการแข่งไม่เคยทำให้ทุกอย่างช้าลงไปมากสำหรับมุมจากนั้นชุด aero wheelset เกือบจะเร็วขึ้นและ / หรือต้องการพลังงานน้อยกว่าและเร่งเร็วขึ้น

แน่นอนว่าสถานการณ์ที่แน่นอนสำหรับบุคคลใด ๆ ขึ้นอยู่กับรูปร่างของพละกำลังของพวกเขาและพล็อตเวลาเนื่องจากผู้ขับขี่บางคนมีพลังอำนาจสูงสุดสูงกว่าผู้ขับขี่บางคนประสบกับพลังที่เร็วกว่า

อย่างไรก็ตามหลักการไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากธรรมชาติและรูปร่างโดยรวมของแปลงจะคล้ายกันเนื่องจากการจ่ายพลังงานได้รับการแก้ไขและมันจะเอาชนะการรวมของแต่ละปัจจัยความต้องการพลังงานเช่นการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์การเอาชนะอากาศลากความต้านทานการหมุน การเปลี่ยนแปลงพลังงานที่อาจเกิดขึ้น (แรงโน้มถ่วง) แรงเสียดทานระบบขับเคลื่อน ต้องใช้พลังงานน้อยลงสำหรับหนึ่งและอื่น ๆ สามารถใช้ได้สำหรับคนอื่น ๆ

ในรายการนั้นฉันยังครอบคลุมถึงผลกระทบของความแตกต่างในมวลล้อหมุน / โมเมนต์ความเฉื่อยซึ่งกลายเป็นปัจจัยเล็ก ๆ มันเกือบจะเล็กน้อย

ฉันคิดว่ามันขึ้นอยู่กับเส้นทางที่คุณขี่ ผู้เชี่ยวชาญจะมีชุดล้อหลายใบและใช้ล้อที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับหลักสูตรที่พวกเขาขี่ในแต่ละวัน น้ำหนักจะสร้างความแตกต่างอย่างมากหากคุณกำลังปีนหรือเร่งความเร็ว ดังนั้นสำหรับหลักสูตรที่มีการปีนหน้าผาจำนวนมากซึ่งการลากแอโรไดนามิกนั้นน้อยที่สุดอย่างไรก็ตามพวกเขามักจะเลือกชุดล้อที่มีน้ำหนักเบามากโดยไม่มีขอบแอโรไดนามิก ในขณะที่อยู่บนสนามราบและการทดสอบเวลาที่อากาศพลศาสตร์ให้ประโยชน์ที่มากขึ้นพวกเขาจะไปกับล้ออากาศพลศาสตร์ที่หนักกว่าเล็กน้อย

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้ทำการวิเคราะห์เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองที่อ้างถึงในคำตอบก่อนหน้าของฉันในครั้งนี้โดยใช้เส้นโค้งกำลังออกจริงสำหรับการเร่งความเร็วจากจุดเริ่มต้นที่ยืนและจากสถานการณ์เริ่มต้นสองม้วน

ลิงก์เต็มอยู่ที่นี่: http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/the-sum-of-parts-ii.html

แต่ในระยะสั้นข้อสรุปก็เหมือนกันเพียงแค่ความแตกต่างเล็กน้อยในช่วงเวลาที่แน่นอนเมื่ออากาศเริ่มได้เปรียบมากขึ้นในการเริ่มต้นยืน หากกลิ้งไปบนภูมิประเทศที่ราบเรียบมันเป็นทางเลือกที่ดีกว่าเสมอและฉันเพิ่มสถานการณ์ที่สามเร่งความเร็วขึ้นเขาจากความเร็วเริ่มต้นต่ำ (คิดว่าเกณฑ์กลับรถที่ด้านล่างของเนินเขา) ในกรณีนี้ล้อ aero ยังคงชนะเว้นแต่ว่าเส้นชัยจะอยู่ใกล้กับเทิร์น

โปรดทราบว่าการประหยัดพลังงานยังค่อนข้างเรียบง่าย เมื่อแข่งรถแม้กระทั่งผลประโยชน์เล็ก ๆ ก็สามารถกำหนดชัยชนะหรือความสูญเสียได้ แต่สำหรับการขับขี่เพื่อการพักผ่อนหย่อนใจตามปกติคุณอาจต้องการรักษาขนาดของล้อที่มีน้ำหนักเบาและล้อที่มีอากาศมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้างบประมาณของคุณมี จำกัด มีเพียงคุณเท่านั้นที่สามารถตัดสินใจได้ว่าผลประโยชน์เชิงสัมพันธ์นั้นคุ้มค่า