Xe đạp hiện đại được thiết kế để hoạt động tốt nhất ở các góc gió cụ thể, nhưng làm thế nào để các nhà sản xuất biết gió sẽ đến từ đâu?
Khung và bánh xe Aero được thiết kế để tối ưu hóa độ trượt của xe đạp trong không khí. Vấn đề là, không khí không biết điều đó. Nó liên tục thay đổi về tốc độ và hướng so với bạn trên chiếc xe đạp của bạn, có nghĩa là một yếu tố quan trọng của khí động học hiếm khi ổn định trong thời gian rất lâu - góc chụm.
Tuy nhiên, các nhà sản xuất cho biết họ đã tối ưu hóa sản phẩm của mình cho các phạm vi góc nghiêng cụ thể, thậm chí một số còn tuyên bố đã tạo ra các hình dạng ống và vành hoạt động giống như cánh buồm, hướng xe đạp về phía trước khi gió chạm vào nó từ góc chính xác. Nhưng với tốc độ và hướng của cả gió và người lái là vô hạn, làm thế nào có thể có góc nghiêng 'tối ưu', và quan trọng hơn, đó là gì?
Đầu tiên, hãy hiểu về yaw. Hãy tưởng tượng bạn buộc một sợi tơ vào cột an toàn, sau đó đi một chuyến xe ảo, về phía bắc. Giả sử đó là một ngày hoàn toàn bình lặng và không có gió, sợi chỉ sẽ chạy thẳng ra phía sau bạn, hướng về phía nam, thẳng hàng với bánh sau của bạn.
Nhưng hãy tưởng tượng thời tiết thay đổi đột ngột và một cơn gió từ phía tây thổi vào. Lực mới này sẽ tác động lên sợi tơ, đẩy nó về phía đông và mở ra một góc giữa sợi chỉ và đường hướng về phía nam của bánh sau.
Đây là góc của hàm. Đó là kết quả của lực của gió tự nhiên kết hợp với lực của gió ngược mà bạn đang tạo ra cho chính mình bằng cách đi về phía trước.
Thu hẹp các góc
Từ điều này, giờ bạn có thể thấy rằng ngay cả khi gió thổi tới bạn ở một góc vuông, ý tưởng về một luồng gió thuần túy chỉ là không khí nóng.
Chuyển động về phía trước của bạn sẽ luôn tạo ra một bản nháp và lực đó, ở mức độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn tùy thuộc vào tốc độ bạn đang di chuyển, chống lại hướng gió, đẩy sợi chỉ và đóng hiệu quả góc nghiêng so với giả định góc vuông với thứ gì đó nhỏ hơn đáng kể.
Đó là lý do tại sao các đội chuyên nghiệp không bao giờ phải đi cạnh nhau để bảo vệ nhau khi gió lớn. Thay vào đó, chúng tạo thành một tầng chéo để trú ẩn.
Tất nhiên, gió, tốc độ của bạn và hướng tương đối của hướng này sang hướng khác thay đổi liên tục trong suốt chuyến đi. Ví dụ, một vài dặm xuống đường trong chuyến đi giả định của bạn, gió tây có thể đột ngột thổi mạnh và đẩy xa hơn nữa về phía đông để mở rộng góc nghiêng.
Nhưng đó không phải là tất cả. Hãy tưởng tượng bạn bắt đầu xuống dốc, nơi tốc độ tăng của bạn cũng làm tăng luồng gió hiệu quả mà bạn đang tạo ra cho chính mình. Lực bây giờ mạnh hơn này đẩy sợi chỉ trở lại gần đường hướng nam của bánh sau và làm cho góc nghiêng nhỏ hơn. Vì vậy, tốc độ cũng ảnh hưởng đến góc nghiêng: đi nhanh hơn và góc nghiêng càng nhỏ.
Vì vậy, bây giờ chuyến đi giả tưởng của chúng ta đã kết thúc, nhưng nó vẫn để lại câu hỏi về lực mạnh: vì tốc độ và hướng của người lái và những cơn gió họ gặp phải là vô cùng thay đổi, làm thế nào các nhà sản xuất có thể nói độ quét của góc nghiêng mà họ đã được chọn để tối ưu hóa hình dạng khí của khung và bánh xe của họ có phải là lựa chọn phù hợp? Đã đến lúc để tạo ra làn gió mới với các chuyên gia.
Làm việc các góc độ
'Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để thử nghiệm các vận động viên khác nhau - từ tay đua bình thường đến chuyên nghiệp - ở các bộ môn khác nhau và điều thú vị là phạm vi hoạt động đa dạng như thế nào, Chris Yu, lãnh đạo nhóm Công nghệ Ứng dụng của Special cho biết.
‘Nếu bạn quan sát một vận động viên chạy nước rút WorldTour sắp trượt bánh xe trong 200m cuối cùng của cuộc đua, thì độ chụm hiệu quả cực kỳ thấp - gần bằng 0 °. Đó là bởi vì họ đang đi rất nhanh, hơn 60kmh và kết thúc đường thẳng thường được che chắn tốt bởi các hàng rào và đám đông, có tác dụng chặn mọi luồng gió cắt ngang.
'Mặt khác, nếu bạn tham dự Giải vô địch Thế giới Người sắt Kona, họ sẽ đi lên bờ biển Hawaii, với gió thổi qua mặt nước, vì vậy đối với một con cá sấu tuổi tác ở Kona, các góc ngáp hiệu quả sẽ đánh trúng lên đến phạm vi 15 ° nếu trời có gió. Các chuyên gia sẽ nhanh hơn một chút, vì vậy họ sẽ thấy góc hàm lên tới 10 ° hoặc hơn - có thể là thanh thiếu niên thấp,”Yu nói.
Trên đường
Những con số đó không chỉ là phỏng đoán, chúng là kết quả của việc lắp các dụng cụ vào xe đạp thật và khiến những người đi xe đạp thực sự làm những gì họ giỏi nhất - đi xe trên đường.
Trek’s Mio Suzuki cho biết, ‘Chúng tôi gắn một đầu dò áp suất trên một chiếc xe đạp, đầu dò này nhô ra một quãng đường dài để tránh bất kỳ không khí“bẩn”nào từ xe đạp hoặc người lái. Chúng tôi đã lấy mẫu không khí xung quanh trụ sở chính của chúng tôi ở Wisconsin và nhóm cũng đã đến Arizona và đến Kona cho Người sắt.’
Những nỗ lực thu thập dữ liệu này cho phép các nhà sản xuất tính toán xác suất của một người đi xe đạp gặp phải các góc nghiêng cụ thể, sau đó thông báo cho quá trình thiết kế thông qua việc sử dụng phần mềm tính toán động lực học chất lỏng và các bài kiểm tra đường hầm.
‘Chúng tôi cố gắng thu hẹp nó thông qua thử nghiệm và đo lường. Đối với góc ngáp hợp lý này, phạm vi nằm trong khoảng từ 5 ° đến 15 ° ', Leonard Wong, nhà khí động học tại Giant cho biết.
Suzuki kể một câu chuyện tương tự: "Trong thế giới thực, 2,5 ° đến 12,5 ° là góc nghiêng phổ biến nhất mà người lái gặp phải."
Yu tại Chuyên ngành cho biết thêm, "Đối với một người đi xe đạp trung bình, trừ khi bạn đang lái xe trong điều kiện gió cực mạnh, các góc thông thường nhỏ hơn 10 °."
Sự khác biệt nhỏ về kết quả này là lý do tại sao một chiếc xe đạp aero trông không giống với một chiếc khác. Chuyên thiết kế Venge ViAS dựa trên tầm nhìn của mình về phạm vi hoàn hảo của ngáp, trong khi Trek thiết kế Madone để phù hợp với phạm vi khác.
Vì vậy, có vẻ như nếu bạn là Peter Sagan, lái xe đạp ở tốc độ 50kmh, bạn muốn một chiếc xe đạp được tối ưu hóa để đối phó với góc nghiêng khoảng 3 ° -7 °, trong khi phần còn lại của chúng tôi muốn một chiếc xe đạp được thiết kế để giải quyết những cú ngáp lên đến 10 ° -12 °.
Tăng hiệu suất
Và ý tưởng này cho rằng một số thiết kế có thể khai thác gió bên hông để tạo ra lực đẩy về phía trước, giống như một chiếc du thuyền lao vào gió? Jason Fowler tại Zipp Wheels thì phân loại: "Chúng tôi không tin như vậy", anh ấy nói.
Xavier Disley, người mà công ty tư vấn AeroCoach đo lường theo dõi khí động học cho các đội WorldTour và các nhà sản xuất, cũng bác bỏ không kém: Bất cứ khi nào mọi người tìm thấy lực đẩy trong quá khứ, nó có xu hướng thông qua các bộ phận như bánh xe đĩa. Nhưng là một phần của toàn bộ hệ thống của xe đạp và người lái, bất kỳ ảnh hưởng nào sẽ là rất nhỏ. '
Max Glaskin’s Cycling Science hiện đã ra mắt ở dạng bìa mềm. Anh ấy bao gồm tất cả các góc độ trên Twitter với tên @ cyclingscience1
