О влиянии типа одежды на аэродинамику велосипедиста
Цель теста была сравнить влияние типа одежды на потери мощности и скорость при езде на велосипеде. Конкретно в этот раз я сравнивал езду в обычной одежде: повседневная футболка и просторные велошорты из комплекта формы для маунтинбайка с одной стороны и обтягивающая шоссейная велоформа - джерси по фигуре и шорты из лайкры с другой.
Всё остальное оставалось одинаковым: велосипед, шлем, обувь, посадка. Посадка была высокая, на "худах". Тесты проводились на велодроме один за одним с интервалом только на то, чтобы переодеться и немного перекусить, так что погодные условия (температура воздуха, ветер) можно считать почти постоянными. На сбор качественных данных в одном тесте уходит примерно 45 минут.
Итак, переходим к результатам!
Результаты, как обычно, я представляю в виде графика зависимости силы сопротивления (мощность разделённая на скорость) от квадрата скорости. Это очень удобные оси, в частности потому, что позволяют сразу разделить аэродинамическое сопротивление и сопротивления качения. Наклон кривой это размерный коэффициент аэродинамического сопротивления, а точка пересечения с вертикальной осью - сила сопротивления качению. Поэтому одновременно получается определить коэффициент аэродинамического сопротивления и коэффициент сопротивления качения колёс. Так же в этих осях очень легко оценить качество данных, обычно они очень хорошо ложатся на прямую. Если разброс большой, значит что-то в тесте пошло не так.
Кстати, заодно я испоробовал новые для себя супер-защищённые покрышки Schwalbe Durano Plus 25 мм, и на давлении 100 psi получил коэффициент сопротивления качения по гладкому асфальту 0.0057, что очень близко к данным независимых лабораторных тестов, найденных мной в сети. Это, конечно, совсем не скоростная резина, у которой при правильно подобранном давлении бывает меньше 0.003, но это не такая уж и высокая плата за надёжность, особенно на наших дорогах, щедро усыпанных стеклянной крошкой.
Чтобы понимать, чего стоит сопротивление качения, я дам следующий пример. Для велосипедиста, весящего в одежде с велосипедом 85 кг или 833 Н, каждые 0.001 единицы коэффициента дают 0.833 Н силы сопротивления. Мощность, необходимая для преодоления этой силы, получается умножением силы на скорость в м/с. Например, на скорости 36 км/ч или 10 м/с, каждые 0.001 требуют 8.3 Вт. Так что на скоростной и хилой резине мы оказываемся в диапазоне 25-30 Вт, на крепкой и медленной в диапазоне 45-50 Вт.
Теперь аэродинамика: в диапазоне скоростей 30-40 км/ч, в котором велогонщики-любители ездят чаще всего, переход от обтягивающей к свободной и хлопающей на ветру одежде, требует примерно на 8% больше мощности для поддержания равных скоростей. Сколько это в абсолютных ваттах показано на графике ниже.
14 Вт дополнительных ватт на скорости 30 км/ч, 21 Вт на скорости 36 км/ч и 27 Вт на скорости 40 км/ч!
Результаты вовсе не бесполезные, т.к. 8% это очень большие потери. Если мы в результате методичной тренировки вырастаем за год на 8%, это уже большой успех! Ну и это может быть важно для выбора одежды на холодное время года. На холоде и так всё становится медленным - коэффициент сопроитвления качения может запросто удвоиться если температура упадёт с 30 градусов до 10 градусов; плотность воздуха тоже вырастает на несколько процентов, а тут ещё и одежда. Поэтому при выборе верхнего слоя, т.е. ветровки, стоит обратить внимание на то, на сколько плотно одежда сидит по фигуре и как ведут себя рукава. Т.к. потеряные 20 Вт (а то и больше) могут запросто означать для многих невозможность удержаться в группе, едущей в резвом темпе.
Ну и ещё хочу обратить ваше внимание на то, на сколько коэффициет аэродинамического сопротивления (я обычно использую размерный) может менять в зависимости от посадки и, в меньшей степени выбора велосипеда.
На графике ниже представлены результаты одного из моих давнишних полевых тестов аэродинамических шлемов на разделочном велосипеде в агрессивной аэропозиции.
Высокая посадка на шоссейнике отличается от аэропосадки на разделочнике в 1.5 раза. Т.е. примерно 0.15 против 0.23. На той же скорости 36 км/ч (10 м/с) это попросту 150 Вт против 230 Вт!!! Если добавить сюда 35 Вт на резину с разумным балансом защищённости и экономичности, это даёт 185 Вт против 265 Вт. А с учётом потерь в трансмиссии, которые находятся на уровне 5%, мы получаем 195 Вт на оптимизированном аэровелосипеде против 280 Вт на обычном шоссейнике, если вдруг кому-то придёт в голову безумная идея ломиться впереди пелотона на 36 км/ч не перехватившись в аэропозицию конечно :)
Ещё раз, чтобы понять масштаб: 36 км/ч и 195 Вт против 280 Вт. Первое (для непрерывного поддержания достаточно длительное время) достижимо очень многим спортсменам-любителям. Второе, даже для поддержания в течение 60-90 минут, требует уже весьма серьёзной спортивной подготовки и это лишь для 36 км/ч по плоской дороге.