공기 역학적 림은 추가 무게가 있습니까?

바퀴 무게를 줄이는 것이 중요하다는 인상을 받았습니다. 그러나, 많은 최고급 공기 역학적 림이 실제로 같은 제조업체의 저렴한 림보다 더 무겁다는 것을 알고 있습니다.

예를 들면 다음과 같습니다.

• Easton의 상대적으로 보급형 EA90 SLX 휠 은 1398 그램으로 약 $ 1000이며, 최고급 EC90 TKO 는 2 배 가격으로 1545 그램입니다.

• Mavic의 Kysrium Elite S 휠은 1520g이며 최고급 Cosmic Carbone 80 휠의 1640g 가격의 1/3 미만 입니다.

• Zipp의 30 클린 처 는 1655g에서 한 쌍에 대해 850 달러에 불과한 반면, 808 Firecrest® 카본 클린 처는 $ 3000에 무게는 1730g입니다.

분명히 가격은 공기 역학이 수백 그램 이상의 무게에 중요하다는 생각을 뒷받침하는 것처럼 보이지만, 추가 된 무게가 어떤 시점에서 이득을 상쇄합니까? 아니면 회전 무게 를 줄이는 것이 중요 합니까?

분명히 가격은 공기 역학이 수백 그램 이상의 무게에 중요하다는 생각을 뒷받침하는 것처럼 보이지만, 추가 된 무게가 어떤 시점에서 이득을 상쇄합니까?

정확한 계산은 귀하와 자전거의 총 질량, 속도, 바람, 각도, 등산 중, 평평한 또는 하강 중 여부, 진행 속도 (또는 자신의 힘)에 따라 달라집니다 다시 끄십시오). 그러나 우리는 대략적인 답변을 얻기 위해 이러한 변수 중 많은 부분에 대한 야구장 추정을 할 수 있습니다.

에어로 휠이 "스톡"휠과 비교하여 총 100 그램의 질량을 추가하고 그에 따라 드래그 면적 CdA를 .005 m ^ 2 줄입니다. 이는 표준 박스 림에 비해 합리적으로 에어로 휠에 대한 야구장 개선이지만, 매우 잘 설계된 휠의 경우 특히 높은 요 각도에서 그 차이의 두 배 (~ .01 m ^ 2) 이상을 볼 수 있습니다.

자전거의 동력 방정식은 잘 이해되어 있으며이 자전거 스택 교환 답변에 나와 있습니다. 따라서 공기 역학적 항력을 위해 더 낮은 중량을 상쇄하는 것이 바람직한 지점을 결정하기 위해 질량, 속도, 기울기 등에 적합한 값을 대체하고 여기에서와 같이 전력 절감을 계획 할 수 있습니다.

아래 그림은 표준 박스 림이있는 80kg 라이더 플러스 자전거와 에어로 림이있는 80.1kg 라이더 플러스 자전거를 비교 한 것입니다. 에어로 림은 표준 림과 비교하여 드래그 영역에서 .005 m ^ 2를 절약한다고 가정합니다. 3 개의 점선은 5 % 상승, 평평한 도로 및 5 % 하강에 대한 절전 효과를 보여줍니다. x 축은 라이더의 속도를 km / h로 표시하고 y 축은 더 가벼운 휠의 절약 효과를 보여줍니다. 점선이 실선의 수평 제로 라인 위에 있으면 더 가벼운 휠을 사용하는 것이 좋습니다. 점선이 실선 수평 영선 아래로 떨어지면 공기 역학적 휠이 더 좋습니다.

보시다시피 저속에서 가파른 등반에만 가벼운 바퀴를 사용하는 것이 좋습니다. 그러나, 중량 절감 및 에어로 드래그 절약의 이러한 특정 비교의 경우, 이점은 와트보다 작다. 속도가 증가함에 따라 점선은 결국 0 아래로 떨어지고 에어로 절약을 선택하는 것이 좋습니다.

그것은 가파른 언덕이었습니다. 평평하고 하강하는 경우 거의 항상 더 많은 에어로 휠을 사용하는 것이 좋습니다.

전력 절약은 여전히 ​​상대적으로 적습니다. 경주를 할 때는 승리 나 패배를 결정하기 위해 작은 혜택조차도 발생할 수 있지만 일반적인 레크리에이션 승차의 경우 특히 예산이 한정된 경우 더 가벼운 바퀴와 더 많은 에어로 휠의 크기를 염두에 두어야합니다. 상대 이익이 비용 효율적인지 여부를 결정할 수 있습니다.

로버트가 작년에 제공 한 항공기 중량 시나리오의 아주 훌륭하고 포괄적 인 예에 대해 몇 가지 의견을 추가 할 수 있다고 생각했습니다.

특히 평평한 지형에서의 가속에 대한 동적 시나리오는 정상 상태 사이클링보다 약간 더 복잡합니다.

일부는 가벼운 휠이 더 무거운 에어로 휠보다 더 빠를 것이라고 생각할 수도 있지만, 반드시 그런 것은 아닙니다. 실제로 속도가 빨라지면 에너지 수요가 두 가지 요인에 의해 좌우되기 때문에 실제로는 그 반대 일 가능성이 높습니다. 운동 에너지의 변화 (회전 포함) 및 실질적이고 지속적으로 증가하는 공기 저항 극복.

공기 저항을 극복하기위한 에너지 수요를 줄이면, 필요한 에너지를 대신 운동 에너지를 증가시킬 수 있습니다.

그 결과 성능이 향상되는지 여부에 따라 시작 속도, 가속 지속 시간 및 공기 역학 및 질량 차이의 크기가 결정됩니다.

작년에 한이 블로그 게시물에서이 문제를 자세히 살펴 봅니다.

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

이 항목에서 나는 0 속도와 시작 속도 30km / h에서 10 초 긴 가속을 비교합니다. 예제에서 나는 그러한 바퀴들 사이에서 측정 한 전형적인 공기 역학적 차이와 0.5kg의 바퀴 질량의 과장된 차이를 사용했습니다.

결과는 차트에 표시됩니다.

스피드 (이 경우 30km / h)에서 스프린트 롤링을 시작하면 무거운 에어로 휠 라이더가 바로 앞쪽으로오고 리드가 계속 커집니다. 더 무거운 에어로 휠은 해당 시나리오에서 항상 더 나은 선택입니다 (무엇보다 다른 휠 선택 요소에도 불구하고 링크 된 게시물에서 간략하게 설명합니다).

그러나 라이터 휠 라이더가 초기 이점을 갖는 데드 스탑과는 약간 다르지만, 더 무거운 에어로 휠 라이더가 약 7 초 후에 라이터 휠 라이더를 따라 잡기 시작하면 라이터 휠 라이더에서 멀어집니다. .

따라서 거의 막히지 않은 스톱 턴을 가진 핫도그 치명타는 흥미로운 딜레마를 제공하며,보다 개별화 된 평가의 이점을 얻을 수 있습니다. 경주는 결코 정말 코너에 대한 많은, 다음 비행기가 바퀴 거의 항상 빠른 될 것 및 / 또는 더 적은 에너지를 필요로되는 모든 속도가 느려 다른 경우 와 빠르게 가속화 할 수 있습니다.

물론 어떤 라이더에게는 더 높은 피크 파워가 있고 어떤 라이더는 더 빠른 파워 페이드 등을 경험하기 때문에 개인에 대한 정확한 시나리오는 스프린트 파워 대 타임 플롯의 모양에 달려 있습니다.

그러나 에너지 공급이 고정되어 있고 에너지 요구 변화의 총계, 즉 운동 에너지 변화, 공기 항력 극복, 구름 저항을 극복하기 때문에 플롯의 특성과 전반적인 모양이 비슷하기 때문에 원리는 변하지 않습니다. , 잠재적 에너지 변화 (중력), 구동계 마찰. 하나의 에너지를 덜 요구하고 다른 하나는 더 많은 에너지를 사용할 수 있습니다.

이 항목에서 나는 또한 회전 휠 질량 / 관성 모멘트의 차이의 영향을 다루며, 이는 거의 무시할 수없는 작은 요소로 밝혀졌습니다.

나는 그것이 당신이 타고있는 코스에 달려 있다고 생각합니다. 전문가들은 여러 바퀴를 가지고 있으며 하루 동안 달리는 코스에 따라 다른 바퀴를 사용합니다. 체중은 등반하거나 가속하는 경우에만 큰 차이를 만듭니다. 따라서 공기 역학적 항력이 최소 인 절정이 많은 코스의 경우 공기 역학 림이없는 매우 가벼운 바퀴를 선택하는 경우가 많습니다. 공기 역학이 더 큰 이점을 제공하는 평평한 코스 및 시간 시험에서 약간 무거운 공기 역학 휠을 사용합니다.

최근에 이전 답변에서 언급 한 모델링에 대해 추가 분석을 수행했습니다. 이번에는 이전 모델에서 사용 된 평평한 1000W 대신 두 개의 롤링 시작 시나리오에서 서서 시작 및 가속을위한 현실적인 출력 곡선을 사용했습니다.

전체 링크는 다음과 같습니다. http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/the-sum-of-parts-ii.html

그러나 간단히 말해서 결론은 동일하며, 항공기가 입문에서 더 유리하게 될 때의 정확한 타이밍에 약간의 차이가 있습니다. 평평한 지형에서 이미 굴러 가면 항상 더 나은 선택이며, 낮은 시작 속도에서 언덕을 가속하는 세 번째 시나리오를 추가했습니다 (언덕 아래쪽에서 기준 U 턴을 생각하십시오). 이 경우 결승선이 회전에 가까워지지 않으면 에어로 휠이 여전히 이깁니다.

전력 절약은 여전히 ​​상대적으로 적습니다. 경주를 할 때는 승리 나 패배를 결정하기 위해 작은 혜택조차도 발생할 수 있지만 일반적인 레크리에이션 승차의 경우 특히 예산이 한정된 경우 더 가벼운 바퀴와 더 많은 에어로 휠의 크기를 염두에 두어야합니다. 상대 이익이 비용 효율적인지 여부를 결정할 수 있습니다.