Kad ceļš kļūst stāvs, vai pazūd aerodinamiskā vilkšanas ietekme? Riteņbraucējs izmeklē…
Scenāriju nav grūti iedomāties: jūs esat pusceļā Alpe d’Huez, izmisīgi cenšoties saglabāt kontaktu ar priekšā braucošo riteni. Deg plaušas, kāpj sirdsdarbība, jūsu ķermenis kliedz pēc atelpas.
Tātad, vai tiešām ir vērts visu šo pūliņu pakavēties, kad kāpšanas laikā var iegūt tikai vismazākās priekšrocības?
Enerģijas taupīšanas ietekme, ko rada slīdēšana uz līdzenuma, ir labi zināma, taču kvantitatīvās priekšrocības, ko sniedz atpalikšana no braucējiem kāpumā, ir salīdzinoši maz ziņots.
„Par to nav daudz objektīvu datu, jo ir grūti izpētīt draftēšanas ietekmi,” skaidro Deimons Rinards, Cervélo vecākais riteņbraukšanas tehnologs.
‘Mums ir vēja tuneļi, lai pētītu individuālo braucēju aerodromu, un velodroma pētījumi, lai izmērītu draftu komandas braucienā, taču to pielietot kalnos ir grūti.’
Atpakaļ pie pamatiem
Laiks atgriezties pie pamatiem. Būtība ir tāda, ka aerodinamiskās priekšrocības ir atkarīgas no ātruma, kas strauji samazinās, braucot kalnā.
„Riteņbraukšanā trīs pārvaramie spēki ir gaisa pretestība, rites pretestība un gravitācija,” skaidro Mets Viljamss, McLaren Applied Technologies aerodinamikas speciālists.
'Uz līdzenas zemes viss spēks tiek izmantots, lai pārvarētu pretestību un rites pretestību, taču, sākot braukt augšup, svara spēks, kas pretojas kustībai, pieaug diezgan ātri,”viņš saka.
‘Ar noteiktu piepūli jūs veicat lēnāk, jo jūs vairāk izmantojat šīs pūles, lai pārvarētu gravitāciju, un mazāk faktiski virzāties uz priekšu.’
Un, samazinoties ātrumam, samazinās arī gaisa pretestība. To var izteikt šādi: Fd=½ rv2CdA (kur r=gaisa blīvums, v=ātrums, Cd=pretestības koeficients un A=frontālais laukums), kas nozīmē, ka attiecība starp ātrumu un pretestību ir eksponenciāla.
‘Vilces spēks ir proporcionāls ātruma kvadrātam, tāpēc spēks ļoti mainās, mainoties ātrumam,” skaidro Rinards.
'Pie tipiskā kāpšanas ātruma no 15 līdz 20 kmh vēja pretestība jau ir ievērojami samazinājusies, un aptuveni 12 kmh ir punkts, ap kuru vēja pretestība ir aptuveni vienāda ar riepu rites pretestību.'
Tas viss nozīmē, ka, slīdot kalnā, ir daudz mazāk iespēju ietaupīt enerģiju, jo spēks pret braucēju ir daudz mazāks.
'Jūsu ātrums samazinās diezgan ātri, tāpēc aeronavigācijas priekšrocības samazinās, saka Viljamss.
Uzlabot
Tātad, kādi enerģijas ietaupījumi ir pieejami kalnos? “Vienmērā jūs varētu izmantot 300 vatus, lai pārvarētu, piemēram, aerodinamiskos spēkus - un, ja jūs ietaupāt trešdaļu no tā, izstrādājot projektu, tas ir par 100 vatiem mazāk,” saka Viljamss.
Bet uz 6% gradienta var tikt izmantoti pat 80% enerģijas, lai pretotos gravitācijai, bet tikai 10% pret gaisa pretestību.
‘Ja aerodinamiskās pretestības pārvarēšanai izmantojat tikai 30 vatus, pat ja joprojām ietaupāt trešdaļu no tā, jūs ietaupāt tikai 10 vatus.'
Patiesībā reālie ietaupījumi varētu būt vēl mazāki. "Ciparu ievietošana ir grūtākā daļa," saka Rinards.
‘Ir noteikts, ka zīmēšana samazina nepieciešamo jaudu par 30% līdz 50%, taču tas notiek normālā, līdzenas zemes ātrumā.
Kāpšanai jauda ir lielāka un ātrums ir mazāks, tāpēc arī ietaupījumi pretestības spēka ziņā ir mazāki, taču to nav viegli noteikt.’
Tomēr Deivids Svens, Virdžīnijas Old Dominion universitātes vingrojumu zinātnes profesors, saka, ka melnraksta izstrādei vienmēr ir kāds efekts, lai cik tas arī būtu īss.
‘Skrējēji nepārprotami gūst labumu no 15 jūdzes stundā, jo četru minūšu jūdze pirmo reizi tika pārvarēta ar drafta palīdzību, un šķiet, ka viņi gūst labumu pat maratona tempā,” viņš saka.
‘Būs samazinātas enerģijas izmaksas, braucot ar velosipēdu, kāpjot ātrumā, ja vien kalns nebūs tik stāvs, lai liktu iet kājām.’
Strāvas padeve
Un jo vairāk kopējās jaudas varat ielikt sistēmā vai jo vieglāks esat, jo lielākas priekšrocības ir, jo tas izskaidro, kāpēc profesionāļi kalnos turas tik tuvu viens otram.
'Lielākajai daļai no mums, kāpjot par 8 %, mēs braucam tikai ar 8 vai 9 km/h - un tādā ātrumā priekšrocība ir niecīga,” saka Tonijs Purnels, Kembridžas universitātes inženierzinātņu profesors. British Cycling tehniskās attīstības vadītājs.
‘Bet, ja jūs ejat uz augšu kā Vičenco Nibali, tas ir cits apstāklis. Pie 20 km/h tā ir jūtama tehniska priekšrocība.’
'Tā kā gradients palielinās par 5% vai 6%, ietaupījums ir mazs, taču velosipēdu ražotāji vēlētos ietaupīt aprīkojuma konstrukcijā, tāpēc tas nekādā ziņā nav mazsvarīgi, ' piebilst Viljamss.
‘Trīs nedēļu posma sacensību kontekstā profesionāli braucēji meklē visas iespējas taupīt enerģiju.’
Ieguvumu gūšana
Profesionāļu komandas tagad cenšas labāk kvantificēt draftēšanas priekšrocības, reāllaikā mērot efektīvo vēja ātrumu visā ķermenī, ko kalnos var būt grūti paredzēt.
“Tas, kas ir vajadzīgs un ir kļuvis pieejams tikai tagad, ir gaisa digitālie ātruma un vēja virziena sensori uz velosipēda,” saka Rinards.
'Mavic ir vēja sensors, ko viņi izmanto, un mums ir instruments ar nosaukumu Aerostick, kas mēra šķietamo gaisa ātrumu, vēja virzienu un braucēja trajektoriju, jaudu un ātrumu un reģistrē to katru sekundi..
‘Taču šī tehnoloģija ir salīdzinoši jauna pēdējos trīs gados, un lielākā daļa no tās iegūto datu joprojām ir privātās rokās.’
Noteikti šķiet, ka draftēšana ir ceļš uz priekšu - un tas notiek, neņemot vērā papildu taktiskās un psiholoģiskās priekšrocības, ko sniedz iespēja uzsākt uzbrukumu no aizmugures vai ļaut saviem komandas biedriem iestatīt tempu.
'Draudzīgs ritenis var radīt būtiskas psiholoģiskas pārmaiņas,' saka Purnels. “Un kāpumi reti ir vienmērīgs slīpums - tāpēc jūs vēlaties būt pie kāda stūres, lai iegūtu lēzenākos gabalus, kur patiešām ir ievērojamas priekšrocības.”
Mums, vienkāršiem mirstīgajiem, varētu būt viens apsvērums. "Jums ir jāzina, uz ko esat spējīgs, jo draftēšana nozīmē braukt ar tādu pašu ātrumu kā priekšā braucošais," saka Purnels.
Pieturieties pie sava tempa
'Cilvēki bieži saka: "Kāpjiet savā tempā", un tas ir loģiski. Jūs varat iegūt enerģijas priekšrocības, izmantojot draftu, bet, ja tas ir pārāk ātri, jūs iegūsit mīnusu un pūtīsit.’
Izsakot to skaitļos, pie 20% gradienta vidēji 70 kg smags braucējs ar 300 vatu jaudu brauks nedaudz vairāk par 6 kmh, līdz ar to gaisa pretestība ir niecīga, un vilkšana nerada nekādas bažas, salīdzinot ar vienkāršu kustības uz priekšu saglabāšanu.
Bet Rinards pieņem sacīkšu braucēja viedokli: “Vienmēr ir vērts sagatavoties,” viņš secina. "Un, ja jūs negatavojat draftu, labāk būtu iemesls, kāpēc ne." Ja ir finiša līnija, uz kuru jāsprint, vai jāveic uzbrukums, šie visi ir pamatoti iemesli.
‘Bet melnraksts palīdz, ja vien jums nav iemesla to nedarīt. Pat ja tā ir neliela summa, tā ir bez maksas, kāpēc gan to nepaņemt?’
