Apakah pelek aerodinamis bernilai tambahan berat?

Saya mendapat kesan bahwa mengurangi berat roda Anda adalah penting. Namun, saya memperhatikan bahwa banyak dari pelek aerodinamik yang sangat canggih sebenarnya lebih berat daripada pelek yang lebih murah dari pabrikan yang sama.

Sebagai contoh:

• Roda EA90 SLX Easton yang relatif baru masuk dengan kecepatan 1398 gram dan sekitar $ 1000 untuk satu pasang, sedangkan EC90 TKO super high-end mereka adalah 1.545 gram untuk harga dua kali lipat.

• Roda Mays 's Kysrium Elite S adalah 1520g dan kurang dari sepertiga harga roda Cosmic Carbone 80 high-end mereka pada 1640g.

• Zipp's 30 Clincher hanya berharga $ 850 untuk sebuah pasangan di 1655g sedangkan 808 Firecrest® Carbon Clinchers harganya $ 3000 dan beratnya 1730g.

Jelas harga tampaknya mendukung gagasan bahwa aerodinamika penting lebih dari beberapa ratus gram berat, tetapi pada titik apa bobot tambahan mengimbangi kenaikan? Atau apakah pentingnya mengurangi bobot rotasi berlebihan ?

Jelas harga tampaknya mendukung gagasan bahwa aerodinamika penting lebih dari beberapa ratus gram berat, tetapi pada titik apa bobot tambahan mengimbangi kenaikan?

Perhitungan yang tepat akan tergantung pada massa total Anda dan sepeda Anda, kecepatan Anda, angin, sudutnya, apakah Anda mendaki, di flat, atau menurun, dan kecepatan Anda pergi (atau kekuatan yang Anda inginkan) sedang memadamkan). Namun, kami dapat membuat perkiraan rata-rata dari banyak variabel tersebut untuk mendapatkan jawaban perkiraan.

Katakanlah roda aero menambah 100 gram massa total dibandingkan dengan roda "stok", dan sebagai gantinya mengurangi area drag Anda, CdA, sebesar 0,005 m ^ 2. Itu adalah peningkatan rata-rata untuk roda aero yang cukup dibandingkan dengan pelek kotak standar, meskipun untuk roda yang dirancang sangat baik, Anda mungkin dapat melihat dua kali lipat perbedaan itu (~ .01 m ^ 2) atau lebih, terutama pada sudut yaw tinggi.

Persamaan kekuatan untuk sepeda dipahami dengan baik dan diberikan dalam jawaban Sepeda Stackexchange ini . Jadi untuk menentukan titik di mana lebih disukai untuk menukar bobot yang lebih rendah untuk hambatan aerodinamik, kita dapat mengganti nilai yang sesuai untuk massa, kecepatan, kemiringan, dan sebagainya, dan merencanakan penghematan daya, seperti yang dilakukan di sini.

Gambar di bawah ini membandingkan pengendara 80 kg plus sepeda dengan pelek kotak standar vs pengendara 80,1 kg plus sepeda dengan pelek aero. Kami menganggap pelek aero menghemat 0,005 m ^ 2 di area drag dibandingkan dengan pelek standar. Tiga garis putus-putus menunjukkan penghematan daya untuk pendakian 5%, jalan datar, dan penurunan 5%. Sumbu x menunjukkan kecepatan pengendara dalam km / jam, sedangkan sumbu y menunjukkan penghematan untuk roda yang lebih ringan - ketika garis putus-putus berada di atas garis nol horisontal yang solid, lebih baik memiliki roda yang lebih ringan; ketika garis putus-putus jatuh di bawah garis nol horisontal yang solid, lebih baik memiliki roda yang lebih aerodinamis.

Seperti yang Anda lihat, hanya untuk tanjakan curam dengan kecepatan rendah yang lebih disukai memiliki roda yang lebih ringan; namun, untuk perbandingan khusus penghematan berat dan penghematan seret aero ini, manfaatnya kecil, kurang dari satu watt. Dengan meningkatnya kecepatan, garis putus-putus akhirnya turun di bawah nol dan menjadi lebih baik untuk memilih penghematan aero.

Itu untuk bukit yang curam. Di flat dan untuk keturunan, Anda akan hampir selalu lebih baik dengan lebih banyak roda aero.

Perhatikan bahwa penghematan daya masih relatif sederhana. Saat balapan, bahkan keuntungan kecil dapat diperoleh untuk menentukan kemenangan atau kerugian, tetapi untuk mengendarai rekreasi normal Anda mungkin ingin mengingat besarnya roda yang lebih ringan vs lebih banyak roda aero, terutama jika anggaran Anda terbatas. Hanya Anda yang dapat memutuskan apakah manfaat relatif hemat biaya.

Pikir saya mungkin menambahkan beberapa komentar tambahan untuk contoh yang sangat bagus dan komprehensif dari skenario berat yang diberikan Robert tahun lalu.

Khususnya skenario dinamis percepatan di medan datar, yang sedikit lebih kompleks daripada bersepeda dengan kondisi mantap.

Beberapa orang mungkin berpikir roda ringan akan berakselerasi lebih baik daripada roda aero yang lebih berat, tetapi itu belum tentu demikian. Memang, kemungkinan besar yang terjadi adalah sebaliknya, karena begitu Anda melakukan perjalanan dengan kecepatan tinggi, permintaan energi didominasi oleh dua faktor; perubahan energi kinetik (termasuk rotasi) dan mengatasi hambatan udara yang substansial dan semakin meningkat.

Jika Anda mengurangi permintaan energi untuk mengatasi hambatan udara, maka energi yang dibutuhkan untuk itu malah dapat digunakan untuk meningkatkan energi kinetik.

Apakah itu menghasilkan peningkatan kinerja turun ke kecepatan awal, berapa lama akselerasi berlangsung, serta besarnya perbedaan aerodinamis dan massa.

Saya membahas masalah ini secara terperinci dalam posting blog yang saya lakukan tahun lalu:

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

Dalam item itu saya membandingkan akselerasi panjang 10 detik dari kecepatan nol dan dari kecepatan awal 30 km / jam. Dalam contoh saya menggunakan perbedaan aerodinamik khas yang saya ukur di antara roda tersebut, dan perbedaan besar dalam massa roda 0,5 kg.

Hasil diplot pada grafik.

Ternyata jika Anda memulai sprint bergulir dari kecepatan (dalam hal ini 30km / jam), pengendara roda aero yang lebih berat segera menuju ke depan dan keunggulan mereka terus bertambah. Roda aero yang lebih berat selalu merupakan pilihan yang lebih baik dalam skenario itu (terlepas dari segudang faktor pilihan roda lainnya - yang saya uraikan di pos terkait):

Namun itu sedikit berbeda dari buntu di mana pengendara roda yang lebih ringan memiliki keuntungan awal, namun pengendara roda aero yang lebih berat mulai mengejar ketinggalan dan mengambil pengendara roda yang lebih ringan setelah sekitar 7 detik, dan kemudian naik dari pengendara roda yang lebih ringan. .

Jadi kritikus hot dog dengan tikungan nyaris mati menghadirkan dilema yang menarik, dan mungkin bisa mendapat manfaat dari penilaian yang lebih individual. Jika balap tidak pernah benar-benar melambat di tikungan, maka aero wheelset hampir selalu akan menjadi lebih cepat dan / atau membutuhkan lebih sedikit energi, dan mempercepat lebih cepat.

Tentu saja skenario yang tepat untuk setiap individu tergantung pada bentuk kekuatan sprint mereka vs plot waktu karena beberapa pengendara memiliki kekuatan puncak yang lebih tinggi, beberapa pengendara mengalami pemudaran kekuatan yang lebih cepat, dan sebagainya.

Namun, prinsip-prinsip tersebut tidak berubah, karena sifat dan bentuk keseluruhan plot akan serupa karena pasokan energi tetap dan itu berlaku untuk mengatasi total setiap faktor permintaan energi, yaitu perubahan energi kinetik, mengatasi hambatan udara, hambatan udara bergulir, hambatan bergulir , perubahan energi potensial (gravitasi), gesekan drivetrain. Membutuhkan lebih sedikit energi untuk satu, dan lebih banyak tersedia untuk yang lain.

Dalam item tersebut saya juga membahas dampak dari perbedaan massa roda / momen inersia, yang ternyata merupakan faktor kecil sehingga hampir dapat diabaikan.

Saya pikir itu tergantung pada jalur yang Anda naiki. Profesional akan memiliki beberapa roda dan menggunakan roda yang berbeda tergantung pada kursus yang mereka naiki untuk hari itu. Berat benar-benar hanya membuat perbedaan besar jika Anda memanjat atau mempercepat. Jadi untuk kursus dengan banyak climibing, di mana hambatan aerodinamis minimal, mereka akan sering memilih wheelset yang sangat ringan tanpa pelek aerodinamis. Sementara pada jalur datar dan uji waktu di mana aerodinamika memberikan keuntungan lebih besar, mereka akan menggunakan roda aerodinamis yang sedikit lebih berat.

Saya baru-baru ini melakukan beberapa analisis tambahan pada pemodelan yang disebut dalam jawaban saya sebelumnya, kali ini menggunakan kurva output daya yang realistis untuk akselerasi dari awal berdiri dan dari dua skenario mulai bergulir, bukannya diasumsikan flat 1000W yang digunakan dalam model sebelumnya.

Tautan lengkap ada di sini: http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/the-sum-of-parts-ii.html

Tetapi singkatnya, kesimpulannya sama, hanya perbedaan kecil dalam waktu yang tepat ketika aero menjadi lebih menguntungkan di awal berdiri. Jika sudah berguling-guling di medan datar, itu selalu pilihan yang lebih baik, dan saya menambahkan skenario ketiga, akselerasi ke atas bukit dari kecepatan awal yang rendah (pikirkan putaran U kriteria di bawah bukit). Dalam hal itu roda aero masih menang, kecuali garis finish dekat dengan belokan.

Perhatikan bahwa penghematan daya masih relatif sederhana. Saat balapan, bahkan keuntungan kecil dapat diperoleh untuk menentukan kemenangan atau kerugian, tetapi untuk mengendarai rekreasi normal Anda mungkin ingin mengingat besarnya roda yang lebih ringan vs lebih banyak roda aero, terutama jika anggaran Anda terbatas. Hanya Anda yang dapat memutuskan apakah manfaat relatif hemat biaya.