От чего зависит скорость велосипеда

МАСТЕРСКАЯ ПО РЕМОНТУ ВЕЛОСИПЕДОВ

Скорость велосипеда: от чего зависит и как увеличить?

Средний велосипедист без больших усилий удерживает 18-24 км/ч по асфальтовой дороге в нормальных условиях на современном горном велосипеде. Под средним велосипедистом понимается человек, который катается в месяц примерно 20-50 часов (час-два в день). Пол ездока при таких скоростях не оказывает решающего значения, больше — тренированность. Выкручивать 18 км/ч способен без особых усилий практически каждый, в том числе и подростки от 12-14 лет. Дети обычно несколько медленнее: от 12 км/ч.

• Сопротивление воздуха (аэродинамика).
• Качество дорожного покрытия.
• Фактор почв.
• Ветер.
• Давление в покрышках и рисунок протектора.
• Технические факторы: трение в различных частях механизма и т.п.

Сопротивление воздуха(аэродинамика).

Оказывает очень большое влияние с ростом скорости, поскольку оно пропорционально ее квадрату. Рекорд в часовой гонке на шоссейнике около 51 км, в последние годы растет незначительно. При использовании обтекателя, полностью закрывающего велосипед, скорость может значительно возрасти (в полтора-три раза). В обычных условиях к сожалению промышленность пока не разработала готовых и доступных решений для велосипедистов. При 20-30 км/ч аэродинамика решающего влияния не имеет. Рекорд на велосипеде с обтекателем 83 мили в час (133 км/ч).

Пристроившись за автобусом или любым другим воздушным щитом, велосипедист получает преимущество — он едет в воздушном мешке. Рекорд скорости для такого случая 268,83 км/ч, автор Фред Ромпельберг. Стоит отметить, что способ крайне опасен, особенно когда водитель не знает о том, что вы находитесь позади. В интернете достаточно показательных фотографий того, что бывает при неблагоприятном исходе.

Качество дорожного покрытия.

Оказывает некоторое влияние на скорость велосипедиста. По идеально ровному асфальту едется легко и безопасно: нет шансов поймать колдобину и повредить колеса или получить травму. В российских реалиях все зачастую не так. Иногда есть возможность ехать быстро, но это не безопасно. В общем случае чем более ровное и твердое покрытие, тем быстрее едет велосипед. В поворотах также важна будет цепкость колес за покрытие, то есть коэффициент трения. Скорость по гравийной дороге падает до средней от 10 до 18 км/ч, в зависимости от качества и твердости покрытия (то же относится и к булыжным мостовым и тому подобным покрытиям). С песчаным — может упасть до 3-8 км/ч, а то и вовсе придется идти пешком.

Фактор почв.

Отдельной строкой стоит написать о глинистых и черноземных почвах. На юг от Москвы, ближе к Туле начинаются глинистые почвы. При намокании после дождей они становятся очень скользкими и липкими. За несколько километров грязи может налипнуть столько, что тяжело будет крутить педали даже на скорости 5-6 км/ч. Каждые несколько километров приходится счищать лишнее подручными средствами. Ближе к Воронежу начинается черноземье. После обильного дождя грязью все забьется за 400-500 метров настолько, что ехать будет невозможно. Чистить долго и утомительно, поэтому иногда приходится тащить велик до асфальта или какого-нибудь другого покрытия. Чистить все, чем под руку попадется, и ехать.

Ветер.

В зависимости от быстроходности ветра его влияние может изменяться от незначительного до огромного, делающего езду на велосипеде невозможной. Для европейской части России типичны ветра 10 км/ч. Соответственно, при попутном ветре вы можете ехать быстрее, а при встречном — медленнее на сходную со скоростью ветра цифру.

Давление в покрышках и рисунок протектора.

На маунтинбайке смена зубастых покрышек на гладкие слики и повышение давления с 2,5 атмосфер до шести способно прибавить несколько км/ч к скорости. Смена горного на шоссейник способна дать прибавку скорости еще больше.

Технические факторы

Трение в подшипниках или цепи может стать очень значительными при неправильной эксплуатации. Самой распространенной проблемой для скорости велосипеда является цепь, которую давно не смазывали и не чистили. Это способно замедлить вас на 10-20%. Обычно цепь требует смазки каждые 50-200 км характерным визгом и скрипом. Также причиной снижения скорости могут быть колодки, которые чиркают по тормозному диску или ободу в следствие каких-либо технических неполадок. Кроме негативного влияния на скорость, это приводит к преждевременной выработке их ресурса.

Самое печальное, что может произойти — это непротянутые колеса с восьмерками. При входе в повороты такие колеса зачастую чиркают покрышкой по раме, а то и вовсе со временем могут протереть до дыр задние перья (на покрышке часто есть абразив: смесь из песка, грязи и глины). Для того чтобы этого не происходило надо время от времени проверять технику на неполадки. Желательно это делать в хорошей мастерской. Наши примеры работ по ремонту велосипедов вы можете посмотреть внизу главной страницы, а с расценками познакомиться тут.

Также множество полезной информации по теме вы можете почерпнуть в книге В.П. Любовицкого, «Гоночные велосипеды».

С какой скоростью может ехать велосипед

Мы уже писали о выборе подходящего велосипеда для города и выяснили, что для того, чтобы ехать быстро и не тратить на это много сил, горный велосипед вам точно не помощник. Поэтому в наших расчетах мы будем оценивать скорость велосипедов, которые лучше всего подходят для езды по среднестатистическому европейскому городу, такому как Минск — гибридов, фитнес и дорожных моделей.

Что влияет на скорость?

Очевидно, что в реальных условиях на скорость велика влиять может всё — от встречного ветра до температуры воздуха, степени усталости и вашего настроения с утра. Но если говорить о главных факторах, то это будут диаметр колес и скорость их вращения. У большего колеса длина окружности больше, поэтому за один оборот оно преодолеет большее расстояние, а чем выше будет скорость вращения, тем быстрее это произойдет.

Другими словами, чем больше колесо и чем быстрее оно крутится, тем быстрее едет велосипед

В моделях для города диаметр ободов , как правило, одинаковый — 28 дюймов или 622 миллиметра. Еще немного к размеру колеса добавит покрышка , в зависимости от ее ширины (а значит и высоты). На складных велосипедах диаметр колес по понятным причинам будет меньше, поэтому ехать такие велики будут значительно медленнее обычных.

Что влияет на скорость вращения колеса?

Кроме силы трения и сопротивления качению (поправляем очки на носу), на то, с какой скоростью будут крутиться колеса вашего велика, будут влиять скорость вращения педалей и передаточное отношение трансмиссии (боже, хватит уже этой физики!)

Другими словами, на скорость влияет сила, с которой вы давите на педали и разница в размерах передней и задней звезды

Чем сильнее вы жмете на педали, тем быстрее они крутятся, а чем больше передняя звезда по сравнению с задней, тем больше энергии передается от педалей на колесо и тем быстрее оно крутится.

«Получается, что достаточно купить велик с большими колесами, самой маленькой задней и с самой большой передней звездой, и я буду ехать быстрее всех?»

В теории — да. Но в жизни немногие смогут быстро и долго крутить педали такого велосипеда — это тяжело.

Быстренько разберемся. Диаметр велосипедных звезд измеряется количеством их зубьев. Из-за того, что ширина одного зуба всегда одинаковая, то чем больше у звезды зубьев, тем она больше. Количество зубьев обозначается буквой T.

Значит, к примеру, задняя звезда с 11 зубьями (11T) будет в 4 раза меньше, чем передняя звезда 44T. А отношение размеров передней звезды к задней (передаточное отношение) будет 4 к 1 или просто 4.

Профессиональные спортсмены после долгих и утомительных тренировок могут какое-то время быстро ехать на велосипеде, на котором спереди стоит звезда 53T, а сзади 11T. То есть передаточное отношение у такого велосипеда почти 5 к 1! Это очень много, и по Минску простому комьютеру на таком велике будет ехать очень непросто.

Вспомните старые советские «взрослики» — обычно на них ставили 46T спереди и 19T сзади, передаточное отношение получалось 2.4 к 1, но даже на таком велосипеде в горку без подготовки кому-то заехать будет трудно.

Поэтому больше не всегда значит лучше. Оптимальным решением для обычного человека будет ездить на городском велосипеде с несколькими передачами, с диапазоном отношений от 1 до 2.5-3 к 1.

Едем дальше. Даже если крутить педали вам легко, чтобы ехать быстрее, крутить их надо быстро. Это тоже непросто для новичка — если вы будете мельтешить ногами, как сумасшедший, в ваших мышцах быстро увеличится количество молочной кислоты, и вы больше не сможете поддерживать нужную скорость — вы почувствуете боль и жжение в ногах, организм будет требовать это прекратить. Профессиональные спортсмены могут держать каденс в 100 или даже 120 оборотов, но каденс городского велосипедиста обычно в пределах 60-80.

Какая скорость моего велика?

Рассчитать максимальную скорость можно по простой формуле:

Скорость км/ч = (Каденс × Длина окружности колеса в мм × Количество зубьев передней звезды / Количество зубьев задней звезды) × 0.00006

Предположим, что каденс будет средний, 75 оборотов в минуту, а условия будут идеальные — без учета сопротивления воздуха, качества дороги и так далее.

Получается, что советский «взрослик» из примера выше с шинами шириной 40 мм в идеальных условиях может развить максимальную скорость 24 км/ч.

Популярный горный велосипед, вроде Stels Navigator, с колесами 26 дюймов шириной 50 мм, с 42T спереди и 14T сзади разгонится до 27.9 км/ч.

Средний фитнес-велик, такой как AIST Disco, с шириной покрышки 38 мм и звездами 48T и 12T сможет разогнаться до 39.5 км/ч.

Максимальная скорость типового шоссейного велосипеда с таким каденсом на покрышках шириной 25 мм и 53T/11T будет 45.8 км/ч.

Калькулятор скорости велосипеда

Если вы не очень сильны в математике, чтобы самостоятельно рассчитать, как быстро вы сможете разогнаться на своем велике — используйте наш калькулятор!

Узнайте или посчитайте количество зубьев на передней и задней звездах.

Найдите на покрышке указание размера по стандарту ETRTO — два числа через дефис, например 32-622.

Посчитайте каденс — сколько раз за минуту педали делают полный оборот.

Используйте эти данные, чтобы рассчитать передаточное отношение и теоретическую максимальную скорость велосипеда.

* Скорость в идеальных условиях, без учета сопротивления воздуха, типа покрытия и других факторов

Отчеты Кати и Саши

Как компоненты влияют на скорость велосипеда, или как обогнать шоссейник на МТБ

Попробовал собрать в одной статье, сколько можно выиграть в мощности на смене компонентов велосипеда и снаряжения. Измеримо — в ваттах энергии при езде. Насколько на скорость велосипедиста влияют вес, покрышки, втулки, сумки? Написано после того, как я поехал на бревет 300 км не на шоссейном велосипеде, а на МТБ с широкими покрышками для грунта. И в результате проехал эти 300 км по асфальту на полтора часа быстрее своего же лучшего времени на шоссейнике. Это было неожиданно. И захотелось понять — почему?

Ну а в этой статье у меня — грубые, но все же обоснованные прикидки где можно заметно выиграть по около-технический части на горном велосипеде, не сильно заморачиваясь. Скорость рассматриваю 30 км/ч — на которой я и ехалю. К каждой цифре дана ссылка на первоисточник. Кто хочет разобраться поподробнее — обращайтесь туда.

Мощность велосипедиста

Теперь перейду к конкретным компонентам велосипеда.

Покрышки

Есть целый сайт, посвященный экспериментальным измерениям сопротивлению качению у самых разных покрышек — www.bicyclerollingresistance.com/mtb-reviews. Измерения проводятся на ровной поверхности специального аппарата.

Бескамерка

На том же сайте измерения показывают, что переход с покрышек с камерами на бескамерку дает 5 ватт на высоком давлении и 15 ватт на низком. Серьезные цифры! Источник: www.bicyclerollingresistance.com/specials/tubeless-latex-butyl-tubes А еще бескамерка позволяет поставить покрышки с меньшей защитой от проколов (полагаясь на то, что проколы заделает герметик), т.е. более накатистые.

Размер колес

Втулки

Разница в сопротивлении между качественными втулками пренебрежимо мала, в пределах ватта (источник: http://blog.fairwheelbikes.com/reviews-and-testing/hub-review). Так что в плане наката большого смысла апгрейдиться на керамику нет. НО! Это если качественные втулки в хорошем состоянии. Если они уже поездили, туда что-то подзатекло, позаржавело, или там конусы перетянуты (очень частая картина на бюджетных байках в стоке!), то втулки могут сожрать огромное количество энергии! Ну и сколько жрут даже нормально настроенные дешманские втулки — никто не замерял.

Динамо втулка без нагрузки дает +0.5 ватта для SON, до +2 для Shimano. Со включенной фарой — 6-7 ватт. Не так уж много, зато светит. Источник: https://www.cyclingabout.com/dynamo-hub-drag-lab-testing/

Лежак

Одежда

Сумки

Итоги

Конечно, есть еще множество факторов, о которых я или не подумал, или их невозможно объективно измерить (например, мифическая «накатистая рама»). Кроме того, выбор конкретных компонентов и настройка велосипеда (удобство посадки, седла, руля) на дальних дистанциях серьезно сказывается на утомляемости — а значит, и самым непосредственным образом на выдаваемой ездоком мощности.

От чего у велосипеда зависит скорость

Велосипедист средней подготовки без больших усилий может удерживать скорость 20-25 км/ч по асфальту в нормальных условиях и на современном горном велосипеде. Средняя подготовка велосипедиста подразумевает езду примерно по 20-50 часов в месяц, примерно по часу-два в день. От чего у велосипеда зависит скорость?

При таких скоростях, пол ездока не имеет решающего значения, важна больше натренированность. Крутить 18-20 км/ч может без особых усилий почти каждый, подростки в том числе.

Что влияет на скорость велосипеда

Аэродинамика — сопротивление воздуха

Аэродинамика оказывает большое влияние на высоких скоростях. Сопротивление воздуха с ростом скорости пропорционально ее квадрату. Рекорды в часовых гонках на шоссейных велосипедах (примерно 51 км), растут незначительно именно из-за сопротивления воздуха, которое трудно преодолеть.

Если использовать обтекатель, который полностью закрывающий велосипед, то скорость можно значительно увеличить в 2-3 раза. Доступных решений рядовым велосипедистам в этом плане велопромышленность пока что предложить не может. Но, на скоростях 20 — 25 км/ч в принципе аэродинамика суперрешающего значения не имеет.

Некоторые велосипедисты умудряются пристроиться за большим транспортным средством и едут в так называемом воздушном мешке. Однако, это очень опасно, и лучше об этом знать, но не пробовать!

От чего зависит скорость — от ветра

В зависимости от скорости и направления ветра, влиять на скорость он может от незначительных значений, до огромных цифр, которые могут сделать невозможной езду на велосипеде. При «нормальных» скоростях ветра (около 10 км/ч), можно ехать быстрей при попутном ветре, а при встречном ровно на столько же медленней.

Качество покрытия дороги

Этот фактор имеет некоторое влияние на значение скорости велосипедиста. Конечно, по идеально ровному асфальту ехать легко и безопасно, когда можно быть уверенным, что не влетишь в колдобину, повредишь колеса или получишь травму. В жизни так бывает редко, учитывая состояние наших дорог, поэтому быстро ехать как правило не безопасно.

Так что, чем чем ровней и тверже покрытие, тем быстрей велосипед едет. В поворотах важное значение имеет сцепление колес с покрытием (коэффициент трения). Поэтому, скорость по дороге с гравием падает до 10 — 15 км/ч и даже меньше, в зависимости от твердости и качества покрытия. Тоже самое можно отнести к булыжной мостовой. На песке скорость может упасть до 3-5 км/ч или вообще нет возможности ехать и приходится идти пешком.

Грунтовые дороги — это отдельная тема, особенно мокрые. При намокании, особенно глинистые грунтовки становятся очень скользкими, по которым невозможно ехать. Грязь так налипает, что крутить педали невозможно, приходится останавливаться и счищать ее подручными средствами. Скорость передвижения падает ниже пешеходной и хочется быстрей добраться до асфальта.

Рисунок протектора и давление покрышек

На МТВ, сменив зубастые покрышки на гладкие слики и повысив значительно давление, можно прибавить к скорости несколько км/ч. А пересев с горного на шоссейник, можно увеличит свою скорость еще больше.

Технические моменты

От чего у велосипеда зависит скорость — от трения в подшипниках и цепи. При неправильной эксплуатации велосипеда, это значительные факторы. Проблема для скорости велосипеда — это давно не чищенная и не смазанная цепь, что может снизить скорость на 10-15%.

Причиной снижения скорости также бывают тормозные колодки, сильно прижатые к ободу или тормозному диску из-за неправильной регулировки, тем более, что при этом они преждевременно изнашиваются.

Что еще может влиять на скорость — это крайняя мера разгильдяйства, выраженная в виде не протянутых колес с восьмерками, когда в поворотах они чиркают по раме, но это совсем вопиющий случай! А так вообще все.

Еще статьи на эту тему:

Аэродинамические тесты в велоспорте. Как в самолётостроении и автомобильной промышленности для тестов, как встречный поток воздуха действует на велосипедиста используют аэродинамическую трубу…

Моменты сил при движении велосипеда. велосипед находится в состоянии динамического равновесия. Достигается это при помощи подруливания: при наклоне велосипеда, человек поворачивает руль в ту же сторону…

Физические силы, действующие при езде на велосипеде. То, что конструкция велосипеда несложная, это не значит, что всё так просто.Физические силы, действующие при езде на велосипеде основаны на фундаментальных законах науки…