Расчет шатунов детского велосипеда

[sryl]

• Upd: Обзор легких детских 16-дюймовых великов
• Upd: Обзор легких детских 20-дюймовых великов
• Upd: Обзор легких беговелов

Длина шатунов как и размер рамы является главной размерной характеристикой велосипеда - от которой зависит комфорт и здоровье суставов.

Существует несколько методик расчета длины шатунов:

1. Метод Graeme Obree: crank length = 0.95 * <рост>
2. Метод Lennard Zinn, : crank length = 2.1 *<длина ноги>
3. Метод Bill Boston method: crank length = 1.85 *<высота бедра>
4. Метод "MachineHead": crank length = 1.25 *<длина ноги> + 65
5. Метод "Bikedynamics": crank length = -0.0123*(<длина ноги> + <высота бедра>)² + 4.8121*(<длина ноги> + <высота бедра>) - 293.8

четвертая и пятая формулы заточены под рост взрослого человека, поэтому для расчета длины детских шатунов их использовать не получится. Остаются три линейных функции проходящие через ноль - то что надо!

• для формулы Zinn я взял среднее значение длины ноги 0.475*<рост>, для формулы Boston среднее значение высоты бедра 0.505*<рост>.

Учитывая близость значений на графике, а также тот факт, что большинство производителей обозначают диапазон роста, а не диапазон длины ноги или высоты бедра, - есть смысл при расчете детских шатунов использовать формулу Obree.

Итак дано: рост 100-120см, возраст 3-6 лет, рассчитать длину шатунов.



соотношение частей тела в возрасте от 1 до 20 лет

Человек в возрасте до семи лет более коротконогий чем, он же в зрелом возрасте - это хорошо видно на иллюстрации.



Используя эту таблицу можно вычислить поправочный коэффициент индекса длины ноги в зависимости от возраста:



Диапазон роста 100-120см соответсвует возрасту 3.5-6.5 лет, тогда график для длины шатунов по Obree с учетом пропорций тела в детстве будет таким:



Получается диапазон шатунов 87-114мм. Так какие же шатуны выбрать из этого диапазона?

Первое что приходит на ум - выбрать среднее - т.е. 100мм, именно так и поступает большинство производителей:



Таблица из моего рейтинга, который можно посмотреть здесь.

Получается половину времени ребенок катается на чрезмерно длинных шатунах, а вторую половину на коротких. Среди специалистов занимающихся настройкой посадки наблюдается заметное единодушие относительно длины шатунов - короткие шатуны лучше:

• Использование более коротких шатунов не приводит к уменьшению мощности. Мощность при кручении педалей представляет собой произведение крутящего момента на угловую скорость. Исследования показали что при укорачивании шатунов крутящий момент падает, а угловая скорость (каденс) растет компенсируя падение крутящего момента, в итоге мощность развиваемая велосипедистом остается прежней. Падение мощности происходит только в случае экстремально коротких или экстремально длинных шатунов.  

мощность в зависимости от длины шатунов из Bicycle Science

Из графика следует что даже при использовании ультра-коротких или ультра-длинных шатунов - падение средней мощности находится в пределах 10%, это существенно для спортсменов-профессионалов, а для детского велосипеда - это ничтожное значение, пересчитаем этот график пропорционально среднему детскому росту из диапазона 100-120:



Из графика видно что разброс средней мощности минимален в пределах шатунов 87мм-114мм (зеленая область).

• Короткие шатуны предпочтительны с точки зрения комфорта и безопасности для суставов, а чрезмерно длинные шатуны могут привести к травмам колена: из-за более острого изгиба коленного сустава в верхней точки сжимающие и сдвигающие усилия в суставе увеличиваются экспоненциально, что может привести к травме. Велосипедисты проходящие ультрамарафонские дистанции выбирают более короткие шатуны как более комфортные и менее травмоопасные.
• Короткие шатуны увеличивают возможный диапазон выбора комфортной высоты седла.

Итого:

короткие шатуны являются более комфортными и менее травмоопасными, поэтому я считаю что идеальные шатуны - это шатуны выбранные по нижней границе роста - т.е. 87мм, эти шатуны будут комфортны ребенку на самом сложном этапе - обучение езде на двух колесах, в дальнейшем ребенок будет расти, что эквивалентно постепенному укорочению шатунов, как я показал выше - это не проблема.

Используя формулу Obree можно рассчитать идеальные шатуны для двух других стандартных размеров детских велосипедов:

• 105-114мм для 20-дюймовых велосипедов
• 120-127мм для 24-дюймовых велосипедов

Ссылки:

1. David Gordon Wilson, Bicycle Science, MIT press

2. BikeDynamics, "Crank Arm Lengths"

3. RideFar.info "Crank length and comfort for long-distance cyclists"

4. Phil Burt: "What is the best crank length for cycling?"


a rider’s guide to crank length


in search of optimizing fit, comfort and efficiency, appleman’s approach to crank length challenges the archaic sizes commonly found.

www.applemanbicycles.com

Кастомные шатуны: https://www.bigandtallbike.com/custom-cranks/