Однодневный Велозаезд. Сезон 2014 г. - Цель и сложности заезда.
В этом сезоне конечной точкой заезда должен быть железный мост через речку Буту. Либо, если повезёт с погодой, хочу проехать немного дальше - до поворота на "Аркаим". По последним данным, полученным перед заездом, дорожные службы укатали асфальтом тот гравийный участок, по которому я ехал годом ранее. Получается, что от конечной точки прошлогоднего заезда, и до железного моста нужно будет докатить всего ~5 км. по грунтовке. В общем, расстояние составит порядка 255-260 км. туда-обратно.
Сложность дистанции нельзя однозначно оценить по расстоянию. Как минимум, нужно учитывать набор высоты, среднюю скорость, качество дорожного покрытия и погодные условия. Только зная всё это, можно более-менее объективно оценивать сложность, но об этом чуть позже. В прошлом году удалось вернуться из однодневки где-то за час до захода солнца, может чуть позже. В этот раз "лишнее" время хотелось бы использовать полностью. Навскидку, продолжительность должна составить ~18 часов, на всё про всё. По этой причине максимальный однодневный заезд может оказаться последним. Если удастся реализовать задуманное, то в следующем, скорее всего, перейду на двухдневные.
Теперь, хотелось бы поразмыслить о том, какие сложности придётся преодолевать. Собственно, можно выделить несколько основных факторов, которые так или иначе приводят к утомлению и сказываются на скорости. Часть из них, в какой-то степени, поддаётся измерению, но есть и такие, которые объективной оценке не подлежат. Не лишним будет напомнить, что все участки дистанции, какими бы сложными ни были, преодолеваются на велосипеде. Это у меня фишка такая. Пеший ход допускается лишь в крайних случаях, например, когда нужно спуститься к реке/ручью за водой.
Прежде чем начать описание сопутствующих движению сложностей, следует кое-что пояснить. Человеческий организм устроен таким образом, что исходя из индивидуальных особенностей, мы можем довольно длительное время выдавать некоторую, относительно небольшую, мощность. Например, практически любой молодой человек, с минимальным уровнем физической подготовки и без каких-либо ярко выраженных проблем со здоровьем, может сутки (даже ночью) ехать на велосипеде в безветренную погоду, по ровной поверхности со скоростью порядка 15 км/ч. Само собой, при правильно подобранной посадке и если в процессе заезда делать небольшие перерывы на отдых и перекус. При этом, он будет выдавать около 40-50 ватт мощности на преодоление неких сопротивлений. Приблизительно столько же, может чуток больше, он тратит при ходьбе со скоростью 5 км/ч., если масса тела составит ~60-70 кг. Не сильно ошибусь, предположив, что любой, относительно здоровый человек, способен идти пешком сутки без существенного вреда для своего здоровья. Но стоит увеличить немного мощность и результат может измениться. Если среднестатистический любитель при тех же "тепличных" условиях будет развивать мощность педалирования в 100 ватт, то у него получится проехать всего около 10 часов, в среднем. При мощности в 180 ватт, продолжительность заезда сократится до ~1 часа. Хорошо подготовленные спортсмены, при подобных нагрузках, всё ещё могут ехать на велосипеде более суток. Но если им увеличить мощность до 400 ватт, то приблизительно через час непрерывной работы и они сдуваются. Любитель такую мощность сможет выдавать всего пару минут и то, не факт. Тем самым я хочу сказать, что пороги выдаваемой мощности завязаны на продолжительность физ.активности, зависят от особенностей физиологии и, разумеется, от подготовленности.
Далее, в отчете, будут приводиться данные по мощности, исходя из моего роста, веса и веса велосипеда без поклажи. Само собой, реальные данные могут отличаться в бОльшую сторону, т.к. я не знаю точно каков коэффициент трения-качения резины и не знаю площадь поперечного сечения своей тушки и велосипеда, которые непосредственно влияют на сопротивление воздуха. Помимо этого, не могу учитывать, сколько тратится мощности на удержание равновесия и стабилизацию посадки при педалировании. Не представляю, сколько мощности тратится на так называемый момент инерции, который возникает каждый раз, когда меняется скорость. Словом, буду приблизительно указывать ту мощность, которая идёт именно на преодоление основных сопротивлений, в разрезе каких-то усредненных условий. Тем не менее, это упрощение поможет понять, на что именно тратится энергия.
На первое место, по сложности, ставлю движение в крутые подъёмы. Тут всё просто. Чем круче горка, т.е. выше значение уклона в процентах, и чем тяжелее велосипедист+велосипед, тем больше тратится энергии, при прочих равных. По тем дистанциям, которые я ранее катал, есть три существенных подъёма, на которых реально приходится попотеть. При движении в ТУ сторону - это 5-километровый подъём сразу за речкой Аджалами. Ни одного ровно участка, всё время прёшь в горку! Его всегда удавалось проезжать на одном дыхании и без промежуточных остановок, т.к. бодрость еще присутствовала. Если забраться на самый верх, то с обратной стороны горки будет 6-километровый пологий спуск, так же, без ровных участков. На обратном пути он естественным образом превращается в подъём. Учитывая температуру воздуха, которая к тому времени заметно увеличивалась, приходилось делать одну остановку в процессе преодоления этого участка. Ну и ещё одним, пожалуй, самым сложным местом для меня является подъём перед АЗС, если ехать от речки Большая Икчу. Где-то половина этой 6-километровой горки имеет существенный процент уклона, местами около 10% и даётся с большим трудом, учитывая накопленную к тому времени усталость. Где-то посередине есть бонусное место - метров 100-200 относительно ровной поверхности, там я делал первую остановку. Вторая половина подъёма не так крута, но выматывала не меньше, т.к. сказывалась усталость. Приходилось делать ещё одну остановку, не доезжая где-то чуть больше километра до АЗС. Помимо крутых подъёмов, выматывают ещё и затяжные, пусть даже без существенного уклона. Первые километров 60 дистанции от Ванино приходится ехать преимущественно в горки, они там встречаются в большом изобилии и заметно выматывают. По прошлому заезду набор высоты составил немногим меньше 4000 метров.
Пожалуй, стоит рассказать про набор высоты. Это понятие очень тесно связано с уклоном. Например, берем 100 метров высоты. Чтобы их набрать, нужно ехать в горку. Вопрос, сколько? Можно подумать, что эти самые 100 метров, но это не так. Любая горка (если это не отвесная скала) имеет уклон, измеряемый, как правило, в процентах. Например, 5% для указанной высоты - это два километра движения в подъём. Если 10%, то ехать в гору нужно будет всего километр. Между уклоном и затратами энергии на его преодоление есть прямая связь. Увеличивая уклон в два раза, так же увеличиваются и расходы энергии. Однако, нужно учитывать некий нюанс. Для одного человека 10% - все еще комфортная нагрузка, а у другого уже начинается закисление организма, даже на самом лёгком соотношении передач. Об этом чуть позже.
При движении в 5% подъём на скорости 10 км/ч. я буду выдавать около 150 ватт мощности, преимущественно на преодоление так называемой скатывающей силы. Увеличив уклон до 10%, мне придётся затрачивать уже 280 ватт для поддержания указанной скорости. На такой мощности любитель сможет ехать, ну, минут 10-15 без перерыва, потом выдохнется. Если при тех же условиях повысить скорость всего на 2 км/ч., то мощности составят 190 и 340 ватт соответственно.
Привожу несколько диаграмм для наглядности:
1. Зависимость выдаваемой мощности от % уклона, в разрезе скорости.
2. Зависимость выдаваемой мощности от веса и скорости, при уклоне 7%.
На втором месте идёт скоростная езда. Сопротивление воздуха может оказывать существенное влияние на затраты мощности велосипедиста, в зависимости от скорости передвижения. Воздух начинает заметно "сопротивляться" (по отношению к другим сопротивлениям) где-то на скорости 15 км/ч. и при дальнейшем увеличении это сопротивление растет нелинейно. Что бы было понятно, о чём разговор, попробуйте в безветренную погоду, либо на закрытой от ветра территории, неспешно начать движение и увеличивать по немного скорость. Как только услышите слабый "ветер в ушах", значит, начало сказываться сопротивление воздуха.
Многие, не искушенные велотемой люди, часто задают вопрос, а до какой скорости можно разогнать велосипед? Отвечаю. Самая высокая зафиксированная скорость составила порядка 270 км/ч. При этом, велосипед ехал по ровной, плоской поверхности и разгонялся исключительно за счёт мускульной силы спортсмена. Но есть нюанс - помимо хорошего дорожного покрытия, специального велосипеда и экипировки, спортсмен ехал за автомобилем. Тем самым, сопротивление воздуха было минимальным. Если говорить научным языком, то затрачиваемая на преодоление этого сопротивления мощность растет пропорционально скорости в третьей степени. При 18 км/ч. на преодоление сопротивления воздуха может затрачиваться половина всей развиваемой мощности. При 30 км/ч. до 80%.
В моём случае, если ехать по ровной поверхности на скорости 30 км/ч., нужно затрачивать порядка 240 ватт, что довольно существенно для любителя. На скорости 40 км/ч. потребуется уже 530 ватт и подобную мощность я способен развить, разве что, кратковременно. На скоростях выше 50 км/ч. могут ехать буквально единицы спортсменов-шоссейников в мире и то, лишь непродолжительное время.
Глядя на отчёты, один местный велосипедист-любитель (в жизни Игорь Сергеев, а на форумах ник Ic@r) однажды предположил, что у меня, наверное, основным соотношением передач на велосипеде является 44/11 (самая сложное соотношение). И был несколько удивлён, когда узнал, что это не так. В качестве аргумента привёл пример, что ему на ровных участках не всегда хватает соотношения 38/11. Если прикинуть, то на таком соотношении передач, с каденсом (частота вращения педалей) 90 оборотов в минуту и 26" колесами, получится ехать на скорости ~37 км/ч., а это для меня около 450 ватт мощности. Для примера, профики мирового уровня среди спортсменов-шоссейников могут выдавать приблизительно такую мощность в часовой гонке, при соответствующих условиях. Нужно полагать, что эти люди живут спортом и при этом не ограничивают себя кашами и творогом, а кушают очень хорошую химию. Мне бы, в лучшем случае, выдавать хоть 400 ватт в течении 10 минут и можно смело ехать поступать в сборную страны по шоссейным видам спорта. Потому как развивать подобную мощность могут только чемпионы. Разумеется, если не брать в расчёт короткие спринты. Что касается соотношения передач 44/11, то там вообще всё серьёзно. При скорости ~45 км/ч. мне необходимо развивать просто зверскую мощность - 760 ватт! Мастера спорта мирового класса по шоссейным видам спорта и то, не все способны выдавать такую мощность даже в течении одной минуты. Спасибо, конечно, Игорю за попытку поставить меня (и себя, заодно) в один ряд с профиками мирового уровня, но подобные результаты, по объективным причинам, недостижимы, ни для меня, ни для него. Остаётся только посоветовать ему и другим любителям, кто читает отчёт, хотя бы поверхностно изучить мат.часть по этой теме, дабы рассеять заблуждения на счёт высоких скоростей и не говорить глупостей.
Ещё одна диаграмма:
1. Зависимость выдаваемой мощности от скорости.
Следующим фактором, который так или иначе влияет на затраты мощности, является ветер. Это природное явление может как помогать, если дует в спину, так и существенно увеличивать прилагаемую к педалям мощность, когда дует против движения. Довольно сложно бывает определить направление ветра и оценить его силу, особенно в движении. Тем не менее, желательно хотя бы по общим признакам обращать внимание на этот момент. Я часто за собой замечаю, что стараюсь придерживаться какой-то средней скорости для того участка, по которому еду, и забываю при этом делать поправку на ветер. В итоге, незаметно и раньше времени накапливается усталость, после чего уже не так весело получается крутить педали. Силу и направление ветра можно определять по косвенным приметам. По тому, как качаются на деревьях мелкие и крупные ветки, шелестят листья, насколько низко и в какую сторону пригибается высокая трава вдоль дороги. На каком расстояние слышен звук приближающегося автомобиля и сдувает ли пыль с дороги. Словом, признаков довольно много и нужно обращать на них внимание.
Учитывая некие усреднённые параметры, можно прикинуть, что при движении со скоростью 20 км/ч., мне требуется порядка 90 ватт. Если ехать с той же скоростью против встречного ветра 5 м/с (18 км/ч), то мощность увеличится до 120 ватт. Если ветер будет дуть в лицо со скоростью 10 м/с (36 км/ч), то придётся прикладывать уже 160 ватт энергии. А если ветер, при тех же начальных условиях, будет дуть в спину, то затраты мощности составят 40 и 60 ватт, соответственно.
Пара диаграмм, касательно затрат мощности, в разрезе ветра и скорости.
1. Зависимость выдаваемой мощности от встречного ветра.
2. Зависимость выдаваемой мощности от попутного ветра.
Итак, из того, что более-менее поддаётся оценке, были озвучены несколько факторов, которые негативно сказываются на затратах энергии. Есть ещё два момента, влияние которых на траты мощности учесть затруднительно - это температура воздуха и состояние дорожного покрытия.
Исходя из личного опыта установлено, что комфортная температура воздуха (для меня) составляет 17 градусов, +-2 градуса. Разумеется, важна ещё и влажность. Причём, она оказывает ещё более существенное влияние, но это уже тонкости. Если показания термометра заметно переваливают за 20 и, тем более, 30 градусов, то за счёт перегрева организма увеличивается нагрузка и повышаются затраты энергии. Известно, что КПД ног человека невелико и составляет ~22%, для средних мощностей. Это означает, что на каждые 100 ватт выдаваемой мощности, должно быть затрачено ~450 ватт внутренней энергии, в виде различных метаболических процессов. И большая часть этой энергии превращается в тепло. Если мышцы перегреваются и не получают достаточного охлаждения, то и без того низкое КПД уменьшается ещё сильнее. Помимо этого, что более важно, при открытом солнце голову печёт так, что не спасает ни кепка, ни шляпка, ни, тем более, шлем. Особенно этот момент актуален в процессе преодоления крутых/затяжных подъёмов, когда не получается развить достаточной для обдува скорости. Как итог, можно получить солнечный/тепловой удар и на этом заезд закончиться.
Так же, повышенная температура воздуха ведёт к более интенсивному выведению жидкости из организма. Что бы компенсировать нехватку воды и не допустить обезвоживания приходится часто пить, за счёт чего происходит вымывание нужных веществ из крови. Тем самым в мышечных волокнах, косвенным образом, сокращается содержание микроэлементов, в виде натрия, калия, кальция, магния и др. Это чревато нарушениями в работе организма, может существенно снижать работоспособность и, в некоторых случаях, приводить к судорогам. Буквально пару часов нужно провести в движении на открытом солнце и при высокой температуре воздуха, как выдаваемая велосипедистом мощность может существенно снизиться, а самочувствие ухудшиться. Последние несколько заездов по прошлым сезонам выпадали на солнечные дни с высокой температурой воздуха. Первую половину дистанции удавалось преодолеть относительно легко, за счёт утренней прохлады и бодрости. А вот дорога назад выматывала просто колоссально, прежде всего за счёт погодных условий.
Что касается состояния дорожного покрытия, то с этим делом у нас всё печально. Когда-то давно, когда в первый раз выехал на дорогу Ванино-Лидога, меня просто поразило, насколько хорошим может быть асфальт. Что бы покататься по нему, нужно было немного отъехать от городских дорог и на какое-то время почувствовать себя в велосипедном раю, даже, несмотря на горки. С каждым годом состояние асфальта ухудшалось и сейчас, что бы приятно прокатится, нужно ехать в одну сторону километров за 100. Не могу сказать, что асфальт плохой везде. Есть участки с более-менее приемлемым качеством и велосипед по ним катит гораздо лучше. Всё потому, что потери энергии в вилке, колёсах и раме незначительны в сравнении с движением по плохой дороге.
Там, помимо перечисленного, контактирующие с велосипедом точки опоры испытывают некоторое напряжение, т.к. полностью убрать все вибрации не представляется возможным. В итоге, быстрее устают руки, плечи, поясница. Проезжая какие-то крупные неровности, приходится отрывать пятую точку от седла и на это, тоже, затрачивается энергия. Когда накатывает усталость, то проезжая неровности невольно перестаёшь приподнимать попу от седла. Вот тогда поясница в полной мере ощущает на себе каждую ямку и трещинку в асфальте. Ехать по плохой дороге неприятно, появляются нехорошие эмоции, которые, к слову сказать, тоже могут потреблять энергию. Помимо этого, повышенные требования предъявляет вестибулярный аппарат. На плохой дороге приходится постоянно подруливать и концентрировать внимание, что бы выискивать наиболее оптимальную траекторию, объезжая, по возможности, дорожные дефекты. Словом, если за определённое время затрачивать какую-то одинаковую мощность при движении по хорошему асфальту и по плохому, то в последнем случае проехать получится меньше, а усталости при этом накопится больше.
Если уж затронута тема потерь энергии в велосипеде, то следуент добавить, что помимо колёс, рамы и вилки, есть ещё некоторые потери в каретке и цепи. В каких-то редких случаях они могут составлять несколько процентов от общих потерь. Что касается втулок, то там потери энергии мизерные и зачастую равны погрешности.
Касательно втулок на промышленных подшипниках. Бытует мнение, якобы они катят лучше, чем втулки на подшипниках насыпных. В частности, на нашем, районном, форуме эту идею выдвинул Ic@r и до сих пор её яростно отстаивает. Человек свято верит в то, что заменив насыпь на промы можно в разы увеличить накат велосипеда. Однако, если посмотреть на то, из чего состоят втулки, то объективных причин для существенной разницы в накате нет и быть не может. Разумеется, если не сравнивать приличный пром с плохой насыпью. Современные подшипники сделаны из хороших материалов и довольно качественно. Трение-качения в них настолько мало, что потери энергии в этих узлах составляют доли процентов, по сравнению с общими потерями. Главное, что бы втулки на насыпных подшипниках были не изношены, обслужены и не перетянуты. Тогда катить они будут ничуть не хуже промов. Более того, существует мнение, что насыпные подшипники по накату даже лучше промышленных, за счёт отсутствия всевозможных уплотнителей.
Сложность дистанции нельзя однозначно оценить по расстоянию. Как минимум, нужно учитывать набор высоты, среднюю скорость, качество дорожного покрытия и погодные условия. Только зная всё это, можно более-менее объективно оценивать сложность, но об этом чуть позже. В прошлом году удалось вернуться из однодневки где-то за час до захода солнца, может чуть позже. В этот раз "лишнее" время хотелось бы использовать полностью. Навскидку, продолжительность должна составить ~18 часов, на всё про всё. По этой причине максимальный однодневный заезд может оказаться последним. Если удастся реализовать задуманное, то в следующем, скорее всего, перейду на двухдневные.
Теперь, хотелось бы поразмыслить о том, какие сложности придётся преодолевать. Собственно, можно выделить несколько основных факторов, которые так или иначе приводят к утомлению и сказываются на скорости. Часть из них, в какой-то степени, поддаётся измерению, но есть и такие, которые объективной оценке не подлежат. Не лишним будет напомнить, что все участки дистанции, какими бы сложными ни были, преодолеваются на велосипеде. Это у меня фишка такая. Пеший ход допускается лишь в крайних случаях, например, когда нужно спуститься к реке/ручью за водой.
Прежде чем начать описание сопутствующих движению сложностей, следует кое-что пояснить. Человеческий организм устроен таким образом, что исходя из индивидуальных особенностей, мы можем довольно длительное время выдавать некоторую, относительно небольшую, мощность. Например, практически любой молодой человек, с минимальным уровнем физической подготовки и без каких-либо ярко выраженных проблем со здоровьем, может сутки (даже ночью) ехать на велосипеде в безветренную погоду, по ровной поверхности со скоростью порядка 15 км/ч. Само собой, при правильно подобранной посадке и если в процессе заезда делать небольшие перерывы на отдых и перекус. При этом, он будет выдавать около 40-50 ватт мощности на преодоление неких сопротивлений. Приблизительно столько же, может чуток больше, он тратит при ходьбе со скоростью 5 км/ч., если масса тела составит ~60-70 кг. Не сильно ошибусь, предположив, что любой, относительно здоровый человек, способен идти пешком сутки без существенного вреда для своего здоровья. Но стоит увеличить немного мощность и результат может измениться. Если среднестатистический любитель при тех же "тепличных" условиях будет развивать мощность педалирования в 100 ватт, то у него получится проехать всего около 10 часов, в среднем. При мощности в 180 ватт, продолжительность заезда сократится до ~1 часа. Хорошо подготовленные спортсмены, при подобных нагрузках, всё ещё могут ехать на велосипеде более суток. Но если им увеличить мощность до 400 ватт, то приблизительно через час непрерывной работы и они сдуваются. Любитель такую мощность сможет выдавать всего пару минут и то, не факт. Тем самым я хочу сказать, что пороги выдаваемой мощности завязаны на продолжительность физ.активности, зависят от особенностей физиологии и, разумеется, от подготовленности.
Далее, в отчете, будут приводиться данные по мощности, исходя из моего роста, веса и веса велосипеда без поклажи. Само собой, реальные данные могут отличаться в бОльшую сторону, т.к. я не знаю точно каков коэффициент трения-качения резины и не знаю площадь поперечного сечения своей тушки и велосипеда, которые непосредственно влияют на сопротивление воздуха. Помимо этого, не могу учитывать, сколько тратится мощности на удержание равновесия и стабилизацию посадки при педалировании. Не представляю, сколько мощности тратится на так называемый момент инерции, который возникает каждый раз, когда меняется скорость. Словом, буду приблизительно указывать ту мощность, которая идёт именно на преодоление основных сопротивлений, в разрезе каких-то усредненных условий. Тем не менее, это упрощение поможет понять, на что именно тратится энергия.
На первое место, по сложности, ставлю движение в крутые подъёмы. Тут всё просто. Чем круче горка, т.е. выше значение уклона в процентах, и чем тяжелее велосипедист+велосипед, тем больше тратится энергии, при прочих равных. По тем дистанциям, которые я ранее катал, есть три существенных подъёма, на которых реально приходится попотеть. При движении в ТУ сторону - это 5-километровый подъём сразу за речкой Аджалами. Ни одного ровно участка, всё время прёшь в горку! Его всегда удавалось проезжать на одном дыхании и без промежуточных остановок, т.к. бодрость еще присутствовала. Если забраться на самый верх, то с обратной стороны горки будет 6-километровый пологий спуск, так же, без ровных участков. На обратном пути он естественным образом превращается в подъём. Учитывая температуру воздуха, которая к тому времени заметно увеличивалась, приходилось делать одну остановку в процессе преодоления этого участка. Ну и ещё одним, пожалуй, самым сложным местом для меня является подъём перед АЗС, если ехать от речки Большая Икчу. Где-то половина этой 6-километровой горки имеет существенный процент уклона, местами около 10% и даётся с большим трудом, учитывая накопленную к тому времени усталость. Где-то посередине есть бонусное место - метров 100-200 относительно ровной поверхности, там я делал первую остановку. Вторая половина подъёма не так крута, но выматывала не меньше, т.к. сказывалась усталость. Приходилось делать ещё одну остановку, не доезжая где-то чуть больше километра до АЗС. Помимо крутых подъёмов, выматывают ещё и затяжные, пусть даже без существенного уклона. Первые километров 60 дистанции от Ванино приходится ехать преимущественно в горки, они там встречаются в большом изобилии и заметно выматывают. По прошлому заезду набор высоты составил немногим меньше 4000 метров.
Пожалуй, стоит рассказать про набор высоты. Это понятие очень тесно связано с уклоном. Например, берем 100 метров высоты. Чтобы их набрать, нужно ехать в горку. Вопрос, сколько? Можно подумать, что эти самые 100 метров, но это не так. Любая горка (если это не отвесная скала) имеет уклон, измеряемый, как правило, в процентах. Например, 5% для указанной высоты - это два километра движения в подъём. Если 10%, то ехать в гору нужно будет всего километр. Между уклоном и затратами энергии на его преодоление есть прямая связь. Увеличивая уклон в два раза, так же увеличиваются и расходы энергии. Однако, нужно учитывать некий нюанс. Для одного человека 10% - все еще комфортная нагрузка, а у другого уже начинается закисление организма, даже на самом лёгком соотношении передач. Об этом чуть позже.
При движении в 5% подъём на скорости 10 км/ч. я буду выдавать около 150 ватт мощности, преимущественно на преодоление так называемой скатывающей силы. Увеличив уклон до 10%, мне придётся затрачивать уже 280 ватт для поддержания указанной скорости. На такой мощности любитель сможет ехать, ну, минут 10-15 без перерыва, потом выдохнется. Если при тех же условиях повысить скорость всего на 2 км/ч., то мощности составят 190 и 340 ватт соответственно.
Привожу несколько диаграмм для наглядности:
1. Зависимость выдаваемой мощности от % уклона, в разрезе скорости.
2. Зависимость выдаваемой мощности от веса и скорости, при уклоне 7%.
На втором месте идёт скоростная езда. Сопротивление воздуха может оказывать существенное влияние на затраты мощности велосипедиста, в зависимости от скорости передвижения. Воздух начинает заметно "сопротивляться" (по отношению к другим сопротивлениям) где-то на скорости 15 км/ч. и при дальнейшем увеличении это сопротивление растет нелинейно. Что бы было понятно, о чём разговор, попробуйте в безветренную погоду, либо на закрытой от ветра территории, неспешно начать движение и увеличивать по немного скорость. Как только услышите слабый "ветер в ушах", значит, начало сказываться сопротивление воздуха.
Многие, не искушенные велотемой люди, часто задают вопрос, а до какой скорости можно разогнать велосипед? Отвечаю. Самая высокая зафиксированная скорость составила порядка 270 км/ч. При этом, велосипед ехал по ровной, плоской поверхности и разгонялся исключительно за счёт мускульной силы спортсмена. Но есть нюанс - помимо хорошего дорожного покрытия, специального велосипеда и экипировки, спортсмен ехал за автомобилем. Тем самым, сопротивление воздуха было минимальным. Если говорить научным языком, то затрачиваемая на преодоление этого сопротивления мощность растет пропорционально скорости в третьей степени. При 18 км/ч. на преодоление сопротивления воздуха может затрачиваться половина всей развиваемой мощности. При 30 км/ч. до 80%.
В моём случае, если ехать по ровной поверхности на скорости 30 км/ч., нужно затрачивать порядка 240 ватт, что довольно существенно для любителя. На скорости 40 км/ч. потребуется уже 530 ватт и подобную мощность я способен развить, разве что, кратковременно. На скоростях выше 50 км/ч. могут ехать буквально единицы спортсменов-шоссейников в мире и то, лишь непродолжительное время.
Глядя на отчёты, один местный велосипедист-любитель (в жизни Игорь Сергеев, а на форумах ник Ic@r) однажды предположил, что у меня, наверное, основным соотношением передач на велосипеде является 44/11 (самая сложное соотношение). И был несколько удивлён, когда узнал, что это не так. В качестве аргумента привёл пример, что ему на ровных участках не всегда хватает соотношения 38/11. Если прикинуть, то на таком соотношении передач, с каденсом (частота вращения педалей) 90 оборотов в минуту и 26" колесами, получится ехать на скорости ~37 км/ч., а это для меня около 450 ватт мощности. Для примера, профики мирового уровня среди спортсменов-шоссейников могут выдавать приблизительно такую мощность в часовой гонке, при соответствующих условиях. Нужно полагать, что эти люди живут спортом и при этом не ограничивают себя кашами и творогом, а кушают очень хорошую химию. Мне бы, в лучшем случае, выдавать хоть 400 ватт в течении 10 минут и можно смело ехать поступать в сборную страны по шоссейным видам спорта. Потому как развивать подобную мощность могут только чемпионы. Разумеется, если не брать в расчёт короткие спринты. Что касается соотношения передач 44/11, то там вообще всё серьёзно. При скорости ~45 км/ч. мне необходимо развивать просто зверскую мощность - 760 ватт! Мастера спорта мирового класса по шоссейным видам спорта и то, не все способны выдавать такую мощность даже в течении одной минуты. Спасибо, конечно, Игорю за попытку поставить меня (и себя, заодно) в один ряд с профиками мирового уровня, но подобные результаты, по объективным причинам, недостижимы, ни для меня, ни для него. Остаётся только посоветовать ему и другим любителям, кто читает отчёт, хотя бы поверхностно изучить мат.часть по этой теме, дабы рассеять заблуждения на счёт высоких скоростей и не говорить глупостей.
Ещё одна диаграмма:
1. Зависимость выдаваемой мощности от скорости.
Следующим фактором, который так или иначе влияет на затраты мощности, является ветер. Это природное явление может как помогать, если дует в спину, так и существенно увеличивать прилагаемую к педалям мощность, когда дует против движения. Довольно сложно бывает определить направление ветра и оценить его силу, особенно в движении. Тем не менее, желательно хотя бы по общим признакам обращать внимание на этот момент. Я часто за собой замечаю, что стараюсь придерживаться какой-то средней скорости для того участка, по которому еду, и забываю при этом делать поправку на ветер. В итоге, незаметно и раньше времени накапливается усталость, после чего уже не так весело получается крутить педали. Силу и направление ветра можно определять по косвенным приметам. По тому, как качаются на деревьях мелкие и крупные ветки, шелестят листья, насколько низко и в какую сторону пригибается высокая трава вдоль дороги. На каком расстояние слышен звук приближающегося автомобиля и сдувает ли пыль с дороги. Словом, признаков довольно много и нужно обращать на них внимание.
Учитывая некие усреднённые параметры, можно прикинуть, что при движении со скоростью 20 км/ч., мне требуется порядка 90 ватт. Если ехать с той же скоростью против встречного ветра 5 м/с (18 км/ч), то мощность увеличится до 120 ватт. Если ветер будет дуть в лицо со скоростью 10 м/с (36 км/ч), то придётся прикладывать уже 160 ватт энергии. А если ветер, при тех же начальных условиях, будет дуть в спину, то затраты мощности составят 40 и 60 ватт, соответственно.
Пара диаграмм, касательно затрат мощности, в разрезе ветра и скорости.
1. Зависимость выдаваемой мощности от встречного ветра.
2. Зависимость выдаваемой мощности от попутного ветра.
Итак, из того, что более-менее поддаётся оценке, были озвучены несколько факторов, которые негативно сказываются на затратах энергии. Есть ещё два момента, влияние которых на траты мощности учесть затруднительно - это температура воздуха и состояние дорожного покрытия.
Исходя из личного опыта установлено, что комфортная температура воздуха (для меня) составляет 17 градусов, +-2 градуса. Разумеется, важна ещё и влажность. Причём, она оказывает ещё более существенное влияние, но это уже тонкости. Если показания термометра заметно переваливают за 20 и, тем более, 30 градусов, то за счёт перегрева организма увеличивается нагрузка и повышаются затраты энергии. Известно, что КПД ног человека невелико и составляет ~22%, для средних мощностей. Это означает, что на каждые 100 ватт выдаваемой мощности, должно быть затрачено ~450 ватт внутренней энергии, в виде различных метаболических процессов. И большая часть этой энергии превращается в тепло. Если мышцы перегреваются и не получают достаточного охлаждения, то и без того низкое КПД уменьшается ещё сильнее. Помимо этого, что более важно, при открытом солнце голову печёт так, что не спасает ни кепка, ни шляпка, ни, тем более, шлем. Особенно этот момент актуален в процессе преодоления крутых/затяжных подъёмов, когда не получается развить достаточной для обдува скорости. Как итог, можно получить солнечный/тепловой удар и на этом заезд закончиться.
Так же, повышенная температура воздуха ведёт к более интенсивному выведению жидкости из организма. Что бы компенсировать нехватку воды и не допустить обезвоживания приходится часто пить, за счёт чего происходит вымывание нужных веществ из крови. Тем самым в мышечных волокнах, косвенным образом, сокращается содержание микроэлементов, в виде натрия, калия, кальция, магния и др. Это чревато нарушениями в работе организма, может существенно снижать работоспособность и, в некоторых случаях, приводить к судорогам. Буквально пару часов нужно провести в движении на открытом солнце и при высокой температуре воздуха, как выдаваемая велосипедистом мощность может существенно снизиться, а самочувствие ухудшиться. Последние несколько заездов по прошлым сезонам выпадали на солнечные дни с высокой температурой воздуха. Первую половину дистанции удавалось преодолеть относительно легко, за счёт утренней прохлады и бодрости. А вот дорога назад выматывала просто колоссально, прежде всего за счёт погодных условий.
Что касается состояния дорожного покрытия, то с этим делом у нас всё печально. Когда-то давно, когда в первый раз выехал на дорогу Ванино-Лидога, меня просто поразило, насколько хорошим может быть асфальт. Что бы покататься по нему, нужно было немного отъехать от городских дорог и на какое-то время почувствовать себя в велосипедном раю, даже, несмотря на горки. С каждым годом состояние асфальта ухудшалось и сейчас, что бы приятно прокатится, нужно ехать в одну сторону километров за 100. Не могу сказать, что асфальт плохой везде. Есть участки с более-менее приемлемым качеством и велосипед по ним катит гораздо лучше. Всё потому, что потери энергии в вилке, колёсах и раме незначительны в сравнении с движением по плохой дороге.
Там, помимо перечисленного, контактирующие с велосипедом точки опоры испытывают некоторое напряжение, т.к. полностью убрать все вибрации не представляется возможным. В итоге, быстрее устают руки, плечи, поясница. Проезжая какие-то крупные неровности, приходится отрывать пятую точку от седла и на это, тоже, затрачивается энергия. Когда накатывает усталость, то проезжая неровности невольно перестаёшь приподнимать попу от седла. Вот тогда поясница в полной мере ощущает на себе каждую ямку и трещинку в асфальте. Ехать по плохой дороге неприятно, появляются нехорошие эмоции, которые, к слову сказать, тоже могут потреблять энергию. Помимо этого, повышенные требования предъявляет вестибулярный аппарат. На плохой дороге приходится постоянно подруливать и концентрировать внимание, что бы выискивать наиболее оптимальную траекторию, объезжая, по возможности, дорожные дефекты. Словом, если за определённое время затрачивать какую-то одинаковую мощность при движении по хорошему асфальту и по плохому, то в последнем случае проехать получится меньше, а усталости при этом накопится больше.
Если уж затронута тема потерь энергии в велосипеде, то следуент добавить, что помимо колёс, рамы и вилки, есть ещё некоторые потери в каретке и цепи. В каких-то редких случаях они могут составлять несколько процентов от общих потерь. Что касается втулок, то там потери энергии мизерные и зачастую равны погрешности.
Касательно втулок на промышленных подшипниках. Бытует мнение, якобы они катят лучше, чем втулки на подшипниках насыпных. В частности, на нашем, районном, форуме эту идею выдвинул Ic@r и до сих пор её яростно отстаивает. Человек свято верит в то, что заменив насыпь на промы можно в разы увеличить накат велосипеда. Однако, если посмотреть на то, из чего состоят втулки, то объективных причин для существенной разницы в накате нет и быть не может. Разумеется, если не сравнивать приличный пром с плохой насыпью. Современные подшипники сделаны из хороших материалов и довольно качественно. Трение-качения в них настолько мало, что потери энергии в этих узлах составляют доли процентов, по сравнению с общими потерями. Главное, что бы втулки на насыпных подшипниках были не изношены, обслужены и не перетянуты. Тогда катить они будут ничуть не хуже промов. Более того, существует мнение, что насыпные подшипники по накату даже лучше промышленных, за счёт отсутствия всевозможных уплотнителей.