Có các thiết bị để tốc độ vừa phải trên các ngọn núi mà không cần phanh?


13

Trong cổ rừng của tôi có một số ngọn núi khá đáng kể: 600 mét theo chiều dọc trung bình 7%, với rất nhiều đường cong và các chướng ngại vật khác như ổ gà. Điển hình là bề mặt nhựa đường chất lượng hợp lý; Tôi có một chiếc xe đạp du lịch.

Tôi tò mò nếu có các kỹ thuật hoặc tiện ích để điều chỉnh tốc độ của mình, để giảm bớt nhu cầu phanh (ví dụ: trong xe hơi người ta có thể giảm tốc độ).

Với tư cách là một phong bì, tính toán, hãy xem xét một hệ thống lái xe đạp / xe đạp 110kg giảm xuống mức 7% ở tốc độ 50km / giờ, hoặc khoảng 13 mét / giây. Do điểm số, cứ mỗi chiều ngang 13m, anh / em giảm 0,91m theo chiều dọc; do đó, mỗi giây, năng lượng tiềm năng của khối lượng 110kg giảm 0,91m được thêm vào hệ thống xe đạp & người lái và phải được loại bỏ để không tăng tốc. Năng lượng tiềm năng đó ( U = mgh ) là khoảng 980 joules; tức là người đi xe đạp phải tiêu tan khoảng 1kW để không tăng tốc.

Điều này làm tôi ngạc nhiên; có vẻ như rất nhiều năng lượng để đổ vào môi trường. Nhưng nó ngang bằng với những gì các tay đua có thể tạo ra để đạt tốc độ tương tự trên mặt phẳng.

Những gì tôi không biết làm thế nào để tính toán là bao nhiêu năng lượng được tiêu thụ bởi lực cản của không khí, ma sát cơ học trong xe đạp, lực cản lăn, v.v., để biết thực sự cần thêm một thiết bị làm chậm.

Một điều tôi nghĩ đến là một trung tâm máy phát điện; nhưng những thứ đó dường như tiêu thụ ít hơn 5 watt, điều này sẽ không tạo ra sự khác biệt thực sự.

(Tôi nên nói thêm rằng tôi không nên đạp phanh liên tục. Câu hỏi của tôi là liệu có những điều bổ sung nào tôi có thể làm hoặc thêm vào chiếc xe đạp để giảm tốc độ.)


1
Đó là off-road (xuống dốc) hoặc đường (nhựa đường)?
heltonbiker

1
Đó là nhựa đường, và tôi đang ở trong một khung du lịch (nghĩa là, ít nhiều là một chiếc xe đạp đường).
Reid

2
Vì tò mò thuần túy, tại sao bạn lại cố gắng tìm giải pháp cho một cái gì đó mà phanh của bạn nên làm tốt?
Jack M.

Tôi khá chắc chắn rằng việc đi xuống núi mà không phanh là không thể.

@Jack, hệ thống phanh không chỉ là tốt. Thật tẻ nhạt khi tiếp tục phanh trên một bước chân 1-2.000. Họ làm việc, nhưng sẽ là một chuyến đi dễ chịu hơn nhiều nếu vận tốc đầu cuối của tôi hợp lý hơn. Tôi không ở trong đó vì adrenaline; những người khác có thể.
Reid

Câu trả lời:


17

Có hai phần cho câu hỏi của bạn và hai câu trả lời. Phần đầu tiên của câu hỏi của bạn là liệu có thiết bị nào có tốc độ vừa phải trên các con cháu hay không. Đây là một vấn đề phổ biến với xe đạp song song (và đôi khi với những chiếc xe đạp được thiết kế để lưu diễn tải). Nhiều trung tâm phía sau đặc biệt song song có một bên trái có ren có thể được gắn "phanh kéo". Điển hình là phanh tang trống, chúng có thể được điều chỉnh cho một lực kéo nhẹ; hệ thống phanh vành được giữ lại làm phanh chính để dừng. Ưu điểm của phanh tang trống là cách xa vành (vì việc làm nóng quá mức ở vành có thể gây hậu quả nghiêm trọng cho ống hoặc lốp) và chúng có khả năng tỏa nhiệt cao. Mặc dù không còn được sản xuất, phanh Arai Tandem Drum đáng kính và đáng kính là một ví dụ về điều này.

Câu hỏi thứ hai của bạn là về cách người ta ước tính nhu cầu kéo trên xe đạp. Đây là một vấn đề được hiểu rõ, mặc dù có lẽ ít được biết đến hơn, và được thảo luận trong Phần 2 của Khoa học Xe đạp của Wilson và Papadopoulos. Khi bạn phỏng đoán, thành phần năng lượng tiềm năng phải được bù lại bằng cách kéo ở nơi khác: bằng cách kéo aero, phanh hoặc kháng lăn. Vận tốc đầu cuối đạt được tại điểm mất năng lượng tiềm năng cân bằng chính xác các lực kéo được tạo ra ở nơi khác. Hệ số của lực cản lăn (Crr) xảy ra theo tỷ lệ chính xác như độ dốc, do đó, thay đổi độ dốc 1% giống hệt như thay đổi trong Crr là 0,01. Đáng buồn thay, với mục đích này, bạn sẽ không thể dựa vào Crr để có thêm lực kéo đáng kể - thông thường, Crr nằm trong khoảng từ 0,04 đến có lẽ 0,01. Do đó, mặc dù trong một ý nghĩa lý thuyết, bạn phải tính đến sức đề kháng, nhưng trong một ý nghĩa thực tế, nó tiêu tan quá ít năng lượng cho vật chất. Xì hơi để tăng Crr khi xuống dốc không chỉ là không đủ, đó là một ý tưởng tồi.

Kéo hàng không dễ thao tác hơn nhưng cũng bị hạn chế về hiệu quả. Vùng kéo (thường được biểu thị bằng sản phẩm của diện tích bề mặt phía trước, A và hệ số lực cản khí động học, Cd) cho một người đi xe đạp thông thường trên một chiếc xe đạp đường thông thường sẽ nằm trong khoảng .3 mét vuông (khoảng 3 mét vuông) có thể lên đến 0,5 mét vuông hoặc cao hơn. Lực kéo khí động học thay đổi theo bình phương tốc độ không khí (vì lực thay đổi theo bình phương tốc độ không khí, sức mạnh cần phải vượt qua lực đó thay đổi theo khối tốc độ), vì vậy, ngồi lên, cởi áo khoác và mở rộng tay và chân của bạn một số CdA; tuy nhiên, hiếm khi nhiều hơn ~ .2 mét vuông.

Điều đó khiến cho việc hãm, tức là chuyển đổi năng lượng tiềm tàng thông qua các phương tiện động học thành nhiệt và là nơi để phanh kéo như mô tả ở trên.


Cảm ơn! Bạn có biết bất kỳ tài nguyên trực tuyến nào có thể giúp tôi ước tính lực kéo theo wat dựa trên diện tích bề mặt không? Tôi đã tìm thấy một số tài nguyên (ví dụ: my.execpc.com/~culp/rockets/descent.html ) cung cấp các tính toán cho lực kéo, nhưng tôi không biết làm thế nào để chuyển đổi nó thành watts. Hay tôi đang đóng khung vấn đề không chính xác?
Reid

Chà, câu trả lời ngắn gọn cho câu hỏi của bạn là làm thế nào để chuyển đổi lực kéo thành sức mạnh, và điều đó thật đơn giản. Chuyển đổi lực kéo thành Newton, sau đó nhân với tốc độ tính bằng mét / giây. Công suất là một mét Newton / giây, vì vậy nếu bạn di chuyển với tốc độ 10 m / giây và trải nghiệm, giả sử, lực kéo 3 kg, bạn sẽ chuyển đổi sang Newton sau đó nhân với tốc độ. Đó là 3 * 9,8 m / giây ^ 2 * 10 m / s = ~ 300 watt. Câu hỏi dài hơn là làm thế nào để ước tính diện tích kéo trên một chiếc xe đạp. Câu trả lời dài (và tôi còn ít hơn 10 ký tự giải thích) nên có lẽ nó xứng đáng với câu hỏi của riêng nó. Hỏi nó và tôi sẽ trả lời.
R. Chung

@Reid, về cơ bản, hãy hỏi một câu như thế này: "Tôi muốn ước tính lượng lực kéo khi xuống dốc ở một tốc độ nhất định hoặc lượng năng lượng cần thiết để đi trên mặt phẳng hoặc lên đồi ở một tốc độ nhất định Tất cả các máy tính trực tuyến đều giả sử các hệ số của lực cản lăn hoặc lực cản khí động học hoặc giả định rằng tôi có ước tính cho chúng. Làm thế nào để chúng đưa ra các giả định đó, hoặc làm cách nào tôi có thể tự đưa ra các ước tính đó? "
R. Chung

thực hiện ( biciking.stackexchange.com/questions/9938 ); cảm ơn vì đã gợi ý nó
Reid

12

Bạn không nói bạn đang đi loại xe đạp nào, nhưng có một số điều đơn giản sẽ giúp ích.

  1. Ngồi dậy và làm cho cơ thể của bạn càng rộng càng tốt sẽ thêm một lực kéo đáng kể. Bạn cũng có thể mặc áo khoác và giải nén nó 7/8 để nó đón gió.
  2. Hơi giảm áp suất lốp của bạn. Đừng xuống thấp đến mức bạn mất ổn định, nhưng lực cản lăn giữa 105psi và 120psi sẽ tạo ra sự khác biệt
  3. Tìm lốp xe có độ bền lăn cao. Có một số nguồn cho dữ liệu này dựa trên loại xe đạp của bạn.
  4. Không liên quan trực tiếp, nhưng hãy chắc chắn rằng bạn sử dụng má phanh và vành / cánh quạt thích hợp. Một số làm tốt hơn với decant dài hơn những người khác.

Cũng có những ý kiến ​​rõ ràng như học cách giảm tốc độ hoặc chuyển sang xe đạp chậm hơn.


Liên quan đến việc học tập của người Viking để giảm tốc độ, điểm cân bằng tự nhiên trên các hệ thống này là 40-50 MPH. Giới hạn tốc độ được đăng là 25 MPH, khá hợp lý với các đường cong chặt chẽ. Tôi không có mong muốn nổ tung qua những đường cong như vậy, đó là những vách đá trên đỉnh và thường là phần dốc nhất của chuyến đi. Do đó, điểm cơ bản là tôi muốn giảm tốc độ tổng thể chậm hơn, sau đó tăng tốc lên 50MPH trên các đường cao tốc và phải phanh gấp trước khi vào các đường cong. (Tương tự như vậy, các tuyến đường rất dốc nên một chiếc xe đạp chậm chậm của Wikipedia sẽ có ít hiệu quả thực tế.)
Reid

Stefan cung cấp một câu trả lời tốt. Nghiêm túc? Bạn muốn thêm đồ vào xe đạp của bạn ... và làm cho việc dậy khó hơn?

2
Dù sao đi nữa, tại sao tôi lại thêm đồ vào xe đạp để làm tôi chậm lại khi xuống dốc; khi nào nó cũng làm tôi chậm lại ở mọi nơi khác?

Về điểm số 2 về việc giảm áp suất lốp từ 120 psi xuống 105psi: các phép đo trên bề mặt nhẵn cho thấy Crr giảm khi áp suất tăng, vì vậy bạn đã đúng: giảm áp suất sẽ tăng lực cản lăn. Câu hỏi hóc búa là trên các bề mặt không quá mịn, các phép đo cho thấy mối quan hệ hình chữ "V" giữa áp suất và Crr để đôi khi giảm áp suất thực sự làm giảm Crr. Thật thú vị, chữ "V" dường như không đối xứng, do đó, áp suất "tối ưu" một chút sẽ làm tăng Crr hơn là dưới một chút. Thật không may, "tối ưu" phụ thuộc vào mặt đường.
R. Chung

6

Một số xe đạp điện có phanh hãm tái sinh . Đó là điều duy nhất tôi có thể nghĩ đến gần như trả lời câu hỏi của bạn.

Về mặt lý thuyết, bạn có thể sử dụng một cái gì đó như một chiếc dù để làm chậm, nhưng điều này sẽ tạo ra quá nhiều vấn đề (gió bên, máng bị rối ở bánh sau, phải rút lại máng khi bạn không cần nó nữa, v.v.).


5

Nếu bạn đang yêu cầu THIẾT BỊ để kiểm soát tốc độ, một số xe hai bánh (xe đạp hai chỗ ngồi) có hệ thống phanh chuyên dụng gọi là "Kéo phanh". Từ trang Sheldon Brown trên hệ thống phanh song song:

Kiểm soát ma sát phanh

Hệ thống phổ biến nhất và thỏa đáng nhất là thiết lập hệ thống phanh vành, từng cái cho từng đòn bẩy phanh thông thường và vận hành phanh trung tâm bằng bộ chuyển động trật bánh kiểu ma sát. Đây có thể là một "Barcon", một shifer ngón tay cái kiểu xe máy leo núi hoặc Shifter của Sun Tour.

Bộ chuyển động kiểu ma sát cho phép thuyền trưởng đặt phanh trung tâm để áp dụng lực kéo mong muốn, ngay cả khi người đó đã buông tay điều khiển phanh trung tâm. Thuyền trưởng sau đó sử dụng cả hai tay trên phanh vành để điều chỉnh tốc độ của xe đạp và dừng lại nếu cần thiết.

Trong khi chiến lược đơn giản nhất sẽ là sử dụng bánh sau với vành + phanh, một cho đòn bẩy tay lái và khác cho bộ chuyển động ma sát, có một số trục chuyên dụng để sử dụng làm phanh kéo (mặc dù chúng có lẽ rất cồng kềnh và khó khăn để tìm). Một mô hình tôi tìm thấy trên Google là Arai Drum Phanh (không còn sản xuất).


Có thể phanh đĩa cơ và ngón tay cái hoạt động để thực hiện phanh ma sát? Tôi nghi ngờ bạn muốn có bộ sang số, nhưng một bộ không lập chỉ mục sẽ cho phép bạn đặt lực phanh 'không đổi' trên phanh đĩa, trong khi vẫn giữ phanh vành / phanh đĩa trước để dừng ...
Ehryk

1
@Reid - giải pháp này có phải là điều mà bạn quan tâm không? Hay bạn đã giới hạn nó với các giải pháp sẵn có?
Ehryk

@Ehryk Ý tưởng là điều chỉnh bộ chuyển động ma sát để kích hoạt phanh thứ hai. Vẫn có phanh bình thường và sang số bình thường. Khi bạn đi dọc theo một con dốc, bạn vặn cần gạt ma sát với lực phanh mong muốn và nó tiếp tục tác dụng lực không đổi đó (vì đòn bẩy giữ nguyên vị trí), trong khi tay có thể tự do làm bất cứ điều gì khác, kể cả phanh nhiều hơn thông thường phanh, hoặc thay đổi bánh răng với hệ thống chuyển số thông thường.
heltonbiker

Tôi hiểu rằng - điều tôi đang hỏi là liệu phanh đĩa hiện đại (cơ hoặc thủy lực) có thể phục vụ mục đích đó không, vì các mô hình trống không còn được sản xuất nữa? Sau đó, hệ thống phanh vành hoặc vành sau / đĩa trước sẽ được tự do để thêm sức mạnh dừng lại.
Ehryk

1
Trong xe cơ giới, nó được ưa thích để dừng các mối quan tâm về sức mạnh và trọng lượng quay; tuy nhiên trống được ưa thích trong các xe tải bán lớn (bánh xe không lái) vì tản nhiệt tốt hơn nhiều. Bạn không thể 'đạp' phanh đĩa trong chừng nào bạn có thể đánh trống trước khi chúng cong vênh và / hoặc đun sôi chất lỏng thủy lực. Chúng có thể thích hợp cho xe đạp, tuy nhiên.
Ehryk

3

Tôi chưa bao giờ nghe nói về một thiết bị làm sẵn để làm những gì bạn muốn. Điều duy nhất tôi có thể nghĩ đến là lấy quạt hoặc thiết bị kháng từ từ một bệ tập hoặc con lăn và bằng cách nào đó gắn nó theo cách có thể bật và tắt. Hoặc thậm chí tốt hơn là có được một giàn khoan như được sử dụng trong một số xe đạp tập thể dục có một bánh đà bằng nhôm với một nam châm điện được bố trí bên cạnh nó, như vậy điện trở tăng khi từ trường tăng. (Về lý thuyết, một vành nhôm sâu có thể được sử dụng thay cho bánh đà.)

Nhưng bạn phải trục vớt các bộ phận từ một nơi nào đó để thực hiện bất kỳ việc nào trong số này, và sau đó thực hiện một số công việc tại cửa hàng máy móc.

Nếu không, có lẽ giải pháp tốt nhất trong trường hợp của bạn là một chiếc xe đạp với phanh đĩa.


2

Bạn có thể xây dựng hoặc mua một máng trượt. Nó không cần phải nặng lắm, chỉ nhỏ hơn một mét vuông nylon ripstop và vài mét dây mỏng. Nó thậm chí có thể là hợp pháp để làm như vậy, tùy thuộc vào cách quốc gia của bạn viết luật "không có phương tiện chạy bằng thuyền" (hoặc liệu luật đó có tồn tại hay không). Tôi có khuynh hướng làm cho nó rách đi bằng cách gắn nó vào cơ thể tôi bằng khóa dán.

Tôi đã làm điều ngược lại, và sử dụng một cánh cửa che nắng / lều nhỏ như một cánh buồm khi tôi có một cơn gió mạnh và tôi đang đi lên dốc trên chiếc xe đạp du lịch của mình. Nó hoạt động rất tốt, trong đó tôi phải chuyển tập tin đính kèm chính từ thắt lưng ba lô của mình sang dây an toàn vì nó đe dọa sẽ phóng tôi qua tay lái (chiếc xe đạp khá nặng).

Là một chiếc phanh, tôi đề xuất một máng kéo kiểu chéo vì chúng dễ làm và ổn định hơn máng hình tròn hoặc hình chữ nhật (hình chữ nhật có thể điều khiển được hơn nhưng trừ khi bạn quen với việc nhảy dù hoặc thả diều trên đường cong học tập).

Vấn đề chính tôi có thể thấy là những ngọn núi thường có gió và đặc biệt gió có thể thay đổi đáng kể trong khoảng cách ngắn. Ví dụ, nếu bạn đi ra một sườn núi, bạn có thể di chuyển từ không khí tĩnh phía sau sườn núi sang gió nén trên mặt bị lộ, và sự thay đổi lực kéo từ máng sẽ rất kịch tính. Trong trường hợp đó, bạn phải quyết định xem bạn có muốn thả chiếc máng lên kính chắn gió của chiếc xe đang theo bạn hay chậm bất ngờ trước nó. Hoặc là có thể xấu hổ.


1

Bạn luôn có thể lấy một thiết bị cố định và sử dụng chân để làm chậm bạn. Trở lại ngọn núi sẽ đưa ra một vấn đề hoàn toàn khác. Mặc dù với tỷ lệ bánh răng phù hợp, có lẽ có thể đi cả lên và xuống núi trên một thiết bị cố định.


Tôi muốn đặt cược rằng bất kỳ thiết bị hợp lý nào cho sự đi lên sẽ trở nên điên rồ khi đi xuống. Tôi rất vui khi được đi 30 MPH; Tôi chỉ không muốn làm 50.
Reid

Tôi đã nghĩ rằng sẽ rất tuyệt nếu có một chiếc xe đạp hai bánh, vì vậy bạn có thể kiểm soát tốc độ của mình khi đi xuống bằng bộ phận bánh răng cố định, cộng với sử dụng bánh răng khi không đi xuống đồi. Vì vậy, tôi nghĩ rằng nó là không thể do cơ học, hoặc ai đó đã xây dựng nó. Và sau một chút Googling tôi đã tìm thấy cái này ( sheldonbrown.com/bichain-fixed-free.html ). Đọc vào nó, nó nói rằng có thể xây dựng nó với một hệ thống derailleur ở một bên và bánh răng cố định ở phía bên kia. Chắc chắn thú vị, mặc dù có lẽ phức tạp hơn những gì bạn đang tìm kiếm.
Kibbee

2
Tôi có thể cố định 30mph mà không gặp vấn đề gì và đó không phải là một thiết bị đặc biệt cao - nếu bạn tìm thấy một thiết bị sẽ giúp bạn đứng dậy , bạn chỉ cần thực hành xoay tròn trên đường xuống (lưu ý rằng bạn chỉ cần để bàn đạp kéo chân vòng nếu bạn thư giãn, và bạn có được hiệu ứng phanh động cơ tương tự như giảm tốc độ trong xe hơi). Hoặc, tất nhiên, dừng lại ở đầu và trao đổi đĩa xích ...
Vô dụng

Một số phép toán nhanh: Những ngọn đồi này đủ dốc để 5 MPH tăng rất nhanh. Giả sử tôi đang đạp với tốc độ 50 RPM rất bảo thủ (thực tế có thể nhanh hơn). Sau đó, nếu tôi xuống cùng một thiết bị ở 30 MPH, tôi sẽ cần đạp nhanh hơn 6 lần, hoặc 300 vòng / phút. Tôi muốn thấy trung đoàn thực hành cho phép tôi (hoặc bất cứ ai) làm điều đó.
Reid

1

Có thể sử dụng phanh đĩa, không phải phanh vành, nếu sưởi là một vấn đề.

Tôi đã quen với ý tưởng rằng mọi người đưa khoảng 1 KW vào môi trường chỉ bằng cách tồn tại; Tôi không chắc vấn đề là gì, với việc mất thêm một KW khi giảm dần.


Tôi tin rằng sự trao đổi chất cơ bản giống như 100 watt, nhưng tôi đã không tìm kiếm nó.
Reid

@Reid - bạn có vẻ đúng: per Engineeringtoolbox.com/met-metabolic-rate-d_733.html nó dao động từ 100 watt khi ngồi, đến 500 watt khi đi xe đạp, đến 900 watt khi chạy.
ChrisW
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.