Дизајн репке на колесима за перформансе: смањење отпора ветра

Аеродинамички темељи: Како геометрија шипца утиче на прогон у колесима за перформансе

Турбуленције на СпокеРим раскрсници под усредним ветром

Када страни ветар удари у точкове бицикла, он ствара изненадну раздвајање ваздушног тока управо тамо где се ременице сусрећу са рамом. То ствара вијуге који могу повећати аеродинамички отпор чак за 18% у поређењу са точковима са глатким површинама према тестовима у ветровиру. Ако су тачка на којој се спојене дугине округле уместо оштрих углова, ваздух ће боље пролазити око њих. Шта је било последица? Много глаткији прелази и око 40% мање турбулентне кинетичке енергије засноване на компјутерским симулацијама у односу на традиционалне квадратне профиле. За тркаче који се често суочавају са саставним ветром током такмичења, прави облик ових спојника прави велику разлику. Оптимизовани дизајн смањује коефицијенте отпорности између 0,03 и 0,05, што можда не звучи много, али дава бициклистима осетљиву предност у тркама где свака секунда рачуна.

Диференцијална асиметрија притиска и проливање вијуга у ротирајућим масивима дијелова

Када се точкови окрећу, њихове шипке стварају наизменично подручја високог и ниског притиска, што доводи до досадног вијука који изазива пулсирајући отпор. За обичне точкове са 24 греја, ове вибрације се јављају између 80 и 120 пута у секунди када се вози око 40 километара на сат, трошећи око 15 до 25 вати енергије у процесу. Новији репаљи са лопатом смањују овај проблем са одбацивањем око 30 посто зато што имају глаткије облике који дуже задржавају проток ваздуха. Али и овде постоји компромис. Ти дебљи делови лопатица повећавају ротациону тежину, чинећи да бицикли теже брзо убрзавају са линије. Већина дизајнера сада користи коничан приступ где се реп постаје тањији док иде од центра према ивици, одржавајући нешто попут односа дебљине од 1 до 3. Ово помаже у смањењу турбуленције иза волана док се све још увек држи довољно снажним да би се носило са стварним условима вожње према тестирању у ветровима и компјутерским симулацијама.

Профили са лопатима, округли и хибридни профили: Трговање за перформансне точкове

Оштри спици: Побољшање стабилности против ограничења чврстоће и производње

У тестовима у ваздушном тунелу из Aerodynamics Journal-а још 2022. године, показано је да се лажи са лопатима смањују упропаштање око 8% у поређењу са традиционалним округлима. То се дешава због њиховог фолије-лике форма који у основи зауставља те досадни вихре од формирања када углови пролазе око 15 степени од центра. Међутим, постоји улов који вреди поменути. Очи су толико танке да заправо чине да точкови не буду толико крути од стране до стране, па се бочна крутост смањује за 15-20 посто током напора педализације. Израдити ове ствари је сасвим друга прича. Производњи процес треба да буде веома строго контролисан, као што је држање окретања ножева у оквиру пола степена у оба правца. Већина компанија нема приступ специјалним калупама од угљенских влакана потребним за овакав прецизан рад. Па, шта је крајња линија? Велосипедисти који више брину о одржавању врхунске брзине на дугим деловима, а не експлозивних спринтова, вероватно ће наћи да је вредно да се савладају ове аеродинамичке добитке са овим компромисима у крутости и сложености производње.

Хибридни елиптичниоблици у колесима за перформансе одобреним од стране УЦИ-а

Дизајн хибридних репета споји елиптичне основне структуре које повећавају чврстоћу у области јаб са секцијама лопате које се суне према рубљи. Ова комбинација ствара добру равнотежу између аеродинамике, трајности и испуњавања потребних прописа. Тестирање на модовима одобреним од стране УЦИ-а показује да ови дизајни имају око 12 одсто мање варијације противљења када се суочавају са различитим угловима ветра у поређењу са традиционалним точковима са пуним лопатима према недавним студијама о валидацији 2023. године. Они су такође у складу са захтевима УЦИ правила за димензије точкова, посебно однос ширине према дубини од 2,5 до 1 наведен у чланку 1.3.018. Оно што чини овај архитектонски приступ тако ефикасним је то што се истовремено бави вишеструким факторима перформанси без компромиса ни једног аспекта.

• 57% мање инерције ротације од традиционалних ладних лука
• 94% смањења противнасока у правој линији постигнутог пројектима са пуним лопатима
• Потпуна у складу са стандардима безбедности УЦИ-а за одвијање репца

Напредне конфигурације репкова: Y-репкови, мулти-репкови системи и структурна ефикасност

Оптимизација броја репа и угла разграђивања за кохеренцију буђења и ротациону инерцију

Дизајн асиметричних структура точкова као што су спице у облику слова Y и вишеструки системи спица помаже у смањењу ротационе инерције јер постављају већину тежине ближе центру точкова. Ово омогућава боље убрзање, док се и даље одржава добра чврстоћа са једне стране на другу. Међутим, када има мање репа у овим дизајнима, то има тенденцију да ствара снажније вијуре у већим угловима напада ако углови где се репа одвијају нису баш прави. Испитивања у ветровицима показала су да када се углови разгранавања срушавају на 25 до 35 степени, ваздух плавно тече око ивице уместо да се пребрзо одваја. Резултат је да ваздушни проток остаје причвршћен дуже дуж задњег дела точкова пре него што се коначно одвоји на самом крају.

Извор: Журнал ветротехнике и индустријске аеродинамике, 2023.

Док И-спекови пружају најјаче смањење прогона (просечно 12%), мулти-спековни системи нуде супериорну отпорност на ударе. Оптимална конфигурација спаја минимални број репа са геометријски прецизним тачкама грана валидиране путем CFD да би се максимизовала аеродинамичка ефикасност и трајност у стварном свету.

Проверка аеродинамике на прсте: испитивање у тунелу ветра и CFD за токове перформанси

Добивање прецизних резултата за аеродинамику репкова значи комбиновање реалних тестова у тунелу ветра са детаљним компјутерским симулацијама које се називају CFD моделирање. Тунели ветра заправо мере колико отпорности имају кола када су изложени бочним ветровима и бочним ветровима, показујући све те компликоване начине на које се спице, рамене и ваздух међусобно повезују. Компјутерски модели затим попуњавају празнине посматрајући разлике у притиску и обрасце вртења ваздуха на веома малим скалама. Они примећују где се турбуленција појачава најгоре у тачкама где се прстење сусрећу са раменом, и откривају како промена облика прстења утиче на траг иза волана. Најбољи произвођачи компоненти бицикла ослањају се на обе методе током циклуса развоја производа. Они брже прилагођавају дизајне, а истовремено задржавају ствари довољно јаке за стварне услове вожње. Најбоље компаније добијају своје компјутерске моделе који се подударају са резултатима из ветрона дубока у року од око 3 посто према недавним студијама (Journal of Mechanical Engineering, 2023). Ова блиска удобравања значи да се било који напредак у лабораторији заправо показује као смањен отпор када бициклисти уђу на путеве.

Подела за често постављене питања

• Шта је то виртекс у ротирајућим спик масивима? Виртекс скидање се односи на наизменична подручја високог и ниског притиска узрокована кретањем репа, што доводи до пулсирања отпора и утиче на аеродинамичке перформансе точка.
• Како шпеке са оштрицама утичу на бициклистичке перформансе? Оштри спици смањују отпор стварајући глаткије облике који помажу у одржавању причвршћености ваздушног тока, што резултира већом стабилношћу завијања, али компромисом са мањом бочном крутошћу.
• Које су предности хибридних спикова са елиптичним лопатима? Хибридни дизајн нуди баланс смањене варијације отпора, аеродинамичке ефикасности и усаглашености са стандардима безбедности УЦИ-а, интегришући елиптичне и коничне секције лопате.
• Зашто је тестирање у тунелу ветра од кључног значаја за аеродинамику спица? Тестирање у тунелу ветра пружа податке из стварног света о отпорности која се суочава са точковима у различитим условима ветра, омогућавајући тачну процену и побољшање дизајна спикова.
• Да ли су брзи точкови са мање гребена повољни? Мање гребена смањује ротациону инерцију, повећавајући забрзање, али захтевају прецизне угле разграђивања како би се одржао глатки проток ваздуха и спречио формирање јаких вихрова.