الدراجات الحديثة مصممة لتعمل بشكل أفضل في زوايا رياح محددة ، ولكن كيف يعرف المصنعون من أين ستأتي الرياح؟
تم تصميم إطارات وعجلات Aero لتحسين انزلاق دراجتك في الهواء. المشكلة هي أن الهواء لا يعرف ذلك. يتغير باستمرار في السرعة والاتجاه بالنسبة لك على دراجتك ، مما يعني أن أحد العوامل المهمة للديناميكا الهوائية نادرًا ما يكون مستقرًا لفترة طويلة جدًا - زاوية الانعراج.
ومع ذلك ، يقول المصنعون إنهم قاموا بتحسين منتجاتهم لنطاقات محددة من زوايا الانحراف ، حتى أن البعض يزعم أنهم قاموا بإنشاء أشكال أنبوب وحافة تعمل مثل الأشرعة ، مما يدفع الدراجة إلى الأمام عندما تضربها الرياح من الزاوية الصحيحة.ولكن مع تغير سرعة واتجاه كل من الرياح والراكب بشكل لا نهائي ، كيف يمكن أن تكون هناك زاوية انعراج "مثالية" ، والأهم من ذلك ، ما هي؟
أولاً ، دعونا نفهم الانعراج. تخيل ربط خيط حريري بقاعدة مقعدك ، ثم الذهاب في جولة افتراضية ، في اتجاه الشمال. بافتراض أنه يوم هادئ تمامًا بلا ريح ، فإن الخيط سوف يركض خلفك مباشرة ، مشيرًا إلى الجنوب ، بما يتماشى مع العجلة الخلفية.
لكن تخيل أن الطقس يتغير فجأة وهبوب رياح من الغرب. ستؤثر هذه القوة الجديدة على الخيط الحريري ، وتدفعه شرقًا وتفتح زاوية بين الخيط والخط المواجه للجنوب من العجلة الخلفية.
هذه هي زاوية الانعراج. إنها نتيجة تجمع قوة الرياح الطبيعية مع قوة الرياح المعاكسة التي تصنعها لنفسك بالركوب للأمام.
تضييق الزوايا
من هذا يمكنك الآن أن ترى أنه حتى لو كانت الرياح تتجه نحوك بزاوية صحيحة ، فإن فكرة الرياح المتقاطعة النقية هي مجرد هواء ساخن.
ستؤدي حركتك إلى الأمام دائمًا إلى إنشاء مسودة وستقوم هذه القوة ، إلى حد أكبر أو أقل اعتمادًا على السرعة التي تسافر بها ، بمواجهة اتجاه الريح ، ودفع الخيط وإغلاق زاوية الانعراج بشكل فعال من الافتراضي الزاوية اليمنى لشيء أصغر بكثير
لهذا السبب لا تضطر الفرق المحترفة مطلقًا إلى الركوب جنبًا إلى جنب لحماية بعضها البعض عندما تكون الرياح الجانبية قوية. بدلاً من ذلك ، يشكلون مستوى قطريًا للمأوى.
بالطبع تتغير الرياح وسرعتك والاتجاه النسبي لأحدهما للآخر باستمرار طوال الرحلة. على سبيل المثال ، على بعد أميال قليلة من الطريق في رحلتك الافتراضية ، يمكن أن تتصاعد الرياح الغربية فجأة وتدفع أكثر نحو الشرق لتفتح زاوية الانعراج على نطاق أوسع.
لكن هذا ليس كل شيء. تخيل أنك بدأت في منحدر حاد ، حيث تزيد سرعتك المتزايدة أيضًا من الرياح المعاكسة التي تصنعها لنفسك.تدفع هذه القوة الأقوى الآن الخيط للخلف بالقرب من الخط الجنوبي المستحق للعجلة الخلفية وتجعل زاوية الانعراج أصغر. لذا فإن السرعة تؤثر أيضًا على زاوية الانعراج: اسرع وتصبح زاوية الانعراج أصغر.
الآن انتهت رحلتنا الخيالية ، لكنها لا تزال تترك سؤال القوة العاصفة: نظرًا لأن سرعة واتجاه الدراجين والرياح التي يواجهونها متغيرة بشكل لا نهائي ، فكيف يمكن للمصنعين أن يقولوا اكتساح زوايا الانعراج لديهم تم اختيارها لتحسين الشكل الهوائي لإطاراتها وعجلاتها ، هل هو الشكل الصحيح؟ حان وقت إطلاق النار مع الخبراء.
العمل على الزوايا
"لقد أمضينا الكثير من الوقت في اختبار الرياضيين المختلفين - من المتسابق العادي إلى المحترف - في تخصصات مختلفة ومن المثير للاهتمام مدى تنوع النطاق" ، كما يقول كريس يو ، قائد مجموعة التكنولوجيا التطبيقية المتخصصة.
إذا نظرت إلى أحد عداء WorldTour وهو يخرج من عجلة في آخر 200 متر من السباق ، فإن الانعراج الفعال يكون منخفضًا بشكل غير عادي - قريبًا من 0 درجة.هذا لأنهم يسيرون بسرعة كبيرة حقًا ، أكثر من 60 كيلومترًا في الساعة ، وعادة ما يتم حماية المضائق المنتهية بشكل جيد بواسطة الحواجز والحشود ، والتي تعمل على منع أي رياح متقاطعة.
'من ناحية أخرى ، إذا ذهبت إلى بطولة كونا للرجل الحديدي ، فإنهم يركبون ساحل هاواي ، مع هبوب الرياح عبر المياه ، لذلك بالنسبة للهامور في كونا ، ضربت زوايا الانعراج الفعالة تصل إلى نطاق 15 درجة إذا كان الجو عاصفًا. سيكون المحترفون أسرع قليلاً ، لذا سيرون زوايا انحراف تصل إلى 10 درجات أو نحو ذلك - ربما يكون المراهقون منخفضون ، كما يقول يو.
على الطريق
هذه الأرقام ليست مجرد تخمين ، إنها نتيجة لتركيب الأدوات على دراجات حقيقية وجعل راكبي الدراجات الحقيقيين يفعلون أفضل ما يفعلونه - ركوب الطرق.
يقول Mio Suzuki من Trek ، "نقوم بتركيب مسبار ضغط على دراجة ، والذي يبتعد مسافة طويلة لتجنب أي هواء" قذر "من الدراجة أو الراكب. لقد أخذنا عينات من الهواء حول مقرنا الرئيسي في ويسكونسن وذهب الفريق أيضًا إلى أريزونا وإلى كونا من أجل الرجل الحديدي.
تسمح جهود جمع البيانات هذه للمصنعين بحساب احتمال مواجهة راكب دراجة لزوايا انعراج محددة ، والتي تُعلم بعد ذلك عملية التصميم من خلال استخدام برنامج ديناميكيات السوائل الحسابية واختبارات نفق الرياح.
نحاول تضييقه من خلال التجربة والقياس. بالنسبة لزاوية الانعراج المعقولة هذه ، يتراوح النطاق بين 5 درجات إلى 15 درجة ، كما يقول ليونارد وونغ ، عالم الديناميكا الهوائية في Giant.
يروي سوزوكي قصة مماثلة: "في العالم الحقيقي 2.5 درجة إلى 12.5 درجة هي أكثر زوايا الانعراج انتشارًا التي يواجهها الدراجون".
يضيفYu at Specialized ، "بالنسبة لراكب دراجة متوسط ، ما لم تكن تركب في ظروف شديدة الرياح ، تكون الزوايا النموذجية أقل من 10 درجات."
هذا الاختلاف الطفيف في النتائج هو السبب في أن إحدى الدراجات الهوائية لا تبدو متطابقة مع أخرى. صمم Venge ViAS المتخصص بناءً على رؤيته للمجموعة المثالية من الانحراف ، بينما صمم Trek Madone ليناسب نطاقًا مختلفًا.
لذا يبدو أنك إذا كنت Peter Sagan ، تقود peloton بسرعة 50 كم في الساعة ، فأنت تريد دراجة مُحسَّنة للتعامل مع زوايا الانحراف التي تبلغ حوالي 3 ° -7 ° ، بينما يريد البقية منا تصميم دراجة لمعالجة الداء العليقي حتى 10 ° -12 °.
مكاسب الأداء
وماذا عن هذه الفكرة القائلة بأن بعض التصميمات يمكنها تسخير الرياح الجانبية لتوليد قوة دفع للأمام ، مثل يخت يتجه نحو الريح؟ جيسون فاولر من Zipp Wheels قاطع: "لا نعتقد ذلك" ، كما يقول.
Xavier Disley ، الذي تقيس استشارته AeroCoach الديناميكيات الهوائية لفرق WorldTour والمصنعين ، رافض بنفس القدر: كلما وجد الناس قوة دفع في الماضي ، تميل إلى أن تكون من خلال مكونات مثل عجلات الأقراص. ولكن كجزء من نظام الدراجة والراكب بأكمله ، فإن أي تأثير سيكون ضئيلاً.
نشر Max Glaskin لعلوم ركوب الدراجات الآن في غلاف ورقي. إنه يغطي جميع الزوايا على Twitter كـ @ cyclingscience1
