دوچرخه های مدرن برای عملکرد بهتر در زوایای خاص باد طراحی شده اند، اما سازندگان چگونه می دانند باد از کجا می آید؟
فریم ها و چرخ های Aero برای بهینه سازی لغزنده بودن دوچرخه شما در هوا طراحی شده اند. مشکل این است که هوا این را نمی داند. سرعت و جهت آن نسبت به شما در دوچرخه‌تان تغییر می‌کند، که به این معنی است که یکی از عوامل مهم آیرودینامیک به ندرت برای مدت طولانی ثابت است - زاویه انحراف.
با این حال تولیدکنندگان می گویند که محصولات خود را برای محدوده های خاصی از زوایای انحراف بهینه کرده اند، حتی برخی ادعا می کنند که اشکال لوله و لبه هایی را ایجاد کرده اند که مانند بادبان عمل می کنند و وقتی باد از زاویه درست به آن برخورد می کند دوچرخه را به جلو می راند..اما با تغییر نامحدود سرعت و جهت باد و سوارکار، چگونه می‌توان زاویه انحراف «بهینه» و مهمتر از آن چیست؟
اول، بیایید انحراف را بفهمیم. تصور کنید که یک نخ ابریشمی را به میله صندلی خود ببندید، سپس به یک سواری مجازی در شمال بروید. با فرض اینکه روزی کاملاً آرام و بدون باد است، نخ مستقیماً از پشت سر شما بیرون می‌آید، به سمت جنوب، در راستای چرخ عقب شما.
اما تصور کنید هوا به طور ناگهانی تغییر می کند و باد از سمت غرب می وزد. این نیروی جدید بر روی نخ ابریشم اثر می‌گذارد، آن را به سمت شرق هل می‌دهد و زاویه‌ای بین نخ و خط چرخ عقب رو به جنوب باز می‌کند.
این زاویه انحراف است. این نتیجه ترکیب نیروی باد طبیعی با نیروی باد مخالف است که با سوار شدن به جلو برای خود ایجاد می‌کنید.
کم کردن زوایا
از اینجا اکنون می توانید ببینید که حتی اگر باد با زاویه قائم به سمت شما می آید، ایده یک باد متقاطع خالص صرفاً هوای گرم است.
حرکت رو به جلو شما همیشه یک پیش ران ایجاد می کند و این نیرو، بسته به سرعتی که در حال حرکت هستید، کم و بیش با جهت باد مقابله می کند، نخ را فشار می دهد و به طور موثر زاویه انحراف را از حالت فرضی می بندد. زاویه قائمه به چیزی بسیار کوچکتر.
به همین دلیل است که تیم های حرفه ای هرگز مجبور نیستند برای محافظت از یکدیگر در هنگام بادهای جانبی در کنار یکدیگر سوار شوند. در عوض، آنها یک لایه مورب برای سرپناه تشکیل می دهند.
البته باد، سرعت شما و جهت نسبی یکی به دیگری در طول یک سواری دائما تغییر می کند. به عنوان مثال، چند مایل پایین تر از جاده در سواری فرضی شما، باد غربی می تواند ناگهان بالا بیاید و حتی بیشتر به سمت شرق فشار بیاورد تا زاویه انحراف بازتر شود.
اما این همه ماجرا نیست. تصور کنید از سرازیری شیب دار شروع می کنید، جایی که سرعت افزایش یافته شما باد مخالف موثری را که برای خود ایجاد می کنید افزایش می دهد.این نیروی قوی‌تر، نخ را به سمت خط جنوبی چرخ عقب نزدیک‌تر می‌کند و زاویه انحراف را کوچکتر می‌کند. بنابراین سرعت بر زاویه انحراف نیز تأثیر می‌گذارد: سریع‌تر بروید و زاویه انحراف کوچکتر می‌شود.
بنابراین اکنون سواری ساختگی ما به پایان رسیده است، اما هنوز این سوال نیروی تندباد باقی می ماند: از آنجایی که سرعت و جهت سواران و بادهایی که با آنها روبرو می شوند بی نهایت متغیر است، چگونه سازندگان می توانند زوایای انحراف را بگویند. انتخاب شده برای بهینه سازی شکل هوا قاب ها و چرخ های آنها درست است؟ وقت آن است که با متخصصان به نسیم بپردازید.
کار کردن زوایا
کریس یو، رهبر گروه فناوری کاربردی Specialized می‌گوید: «ما زمان زیادی را صرف آزمایش ورزشکاران مختلف - از سوارکار معمولی گرفته تا حرفه‌ای - در رشته‌های مختلف کرده‌ایم و جالب است که این محدوده چقدر متنوع است.
اگر به یک دونده سرعت جهان نگاه کنید که در 200 متر آخر یک مسابقه از چرخ خارج می شود، انحراف موثر فوق العاده کم است - نزدیک به 0 درجه.دلیلش این است که آنها واقعاً سریع، بیش از 60 کیلومتر بر ساعت پیش می‌روند، و مسیرهای مستقیم به‌طور معمول توسط موانع و ازدحام به خوبی محافظت می‌شوند، که هر گونه بادهای متقاطع را مسدود می‌کند.
'از طرف دیگر، اگر به مسابقات جهانی Kona Ironman بروید، آنها با وزش باد در سواحل هاوایی به سمت سواحل هاوایی می روند، بنابراین برای یک گروه سنی در Kona، زوایای انحراف موثر ضربه می زنند. تا محدوده 15 درجه در صورت وزش باد. حرفه‌ای‌ها کمی سریع‌تر پیش می‌روند، بنابراین زوایای انحراف را تا 10 درجه یا بیشتر می‌بینند - شاید نوجوانان پایین‌تر.» می‌گوید Yu.
در جاده
این ارقام فقط حدس و گمان نیستند، بلکه نتیجه تطبیق ابزارها بر روی دوچرخه های واقعی و ترغیب دوچرخه سواران واقعی به انجام بهترین کاری هستند - سوار شدن در جاده ها.
میو سوزوکی از Trek می‌گوید: «ما یک کاوشگر فشار روی دوچرخه نصب می‌کنیم که برای جلوگیری از هرگونه هوای «کثیف» دوچرخه یا موتورسوار، فاصله زیادی دارد. ما از اطراف دفتر مرکزی خود در ویسکانسین نمونه‌برداری کرده‌ایم و تیم نیز برای مرد آهنی به آریزونا و کونا رفته است.»
این تلاش‌ها برای جمع‌آوری داده‌ها به سازندگان اجازه می‌دهد تا احتمال برخورد دوچرخه‌سوار با زوایای انحراف خاصی را محاسبه کنند، که سپس از طریق استفاده از نرم‌افزار دینامیک سیالات محاسباتی و آزمایش‌های تونل باد، روند طراحی را مطلع می‌کند.
ما سعی می کنیم از طریق آزمایش و اندازه گیری آن را محدود کنیم. لئونارد وونگ، متخصص آیرودینامیک در Giant، می‌گوید برای این زاویه انحراف معقول، محدوده بین 5 تا 15 درجه است.
Suzuki داستان مشابهی را بیان می کند: "در دنیای واقعی 2.5 تا 12.5 درجه شایع ترین زاویه انحراف است که سوارکاران با آن مواجه می شوند."
Yu در Specialized اضافه می کند: «برای یک دوچرخه سوار معمولی، مگر اینکه در شرایط باد شدید رانندگی کنید، زوایای معمولی کمتر از 10 درجه است.»
این تفاوت جزئی در نتایج به این دلیل است که یک دوچرخه هواساز با دیگری یکسان به نظر نمی رسد. Specialized Venge ViAS را بر اساس دید خود از محدوده کامل انحراف طراحی کرد، در حالی که Trek Madone را متناسب با محدوده متفاوت طراحی کرد.
بنابراین به نظر می رسد که اگر پیتر ساگان هستید و پلوتون را با سرعت 50 کیلومتر بر ساعت می رانید، دوچرخه ای می خواهید که برای مقابله با زوایای انحراف در حدود 3-7 درجه باشد، در حالی که بقیه ما یک دوچرخه طراحی شده می خواهیم. برای مقابله با انحرافات تا 10-12 درجه.
افزایش عملکرد
و در مورد این ایده که برخی از طرح ها می توانند بادهای جانبی را برای ایجاد رانش به جلو مهار کنند، مانند یک قایق بادبانی که به باد می چسبد، چطور؟ جیسون فاولر در Zipp Wheels قاطعانه می‌گوید: «ما چنین اعتقادی نداریم.»
Xavier Disley، که مشاوره AeroCoach او آیرودینامیک را برای تیم‌ها و سازندگان WorldTour ردیابی می‌کند، به همان اندازه نادیده‌انگیز است: «هر زمان که مردم در گذشته نیروی محرکه‌ای پیدا کرده‌اند، معمولاً از طریق اجزایی مانند چرخ‌های دیسک انجام می‌شود. اما به‌عنوان بخشی از کل سیستم دوچرخه‌سوار و سوارکار، هر اثری کوچک خواهد بود.»
Max Glaskin's Cycling Science اکنون در جلد شومیز منتشر شده است. او تمام زوایای توییتر را به عنوان @cyclingscience1 پوشش می دهد
