Резервы повышения скорости в гонках на шоссе и треке

Страницы: 1 2 3

Последние исследования американских специалистов (А. С. Гросса, Р. Честера и др.) выявили, что у велосипедиста, движущегося по ровному шоссе без ветра при скорости 30 км/ч, лобовое сопротивление составляет до 80% полной тормозящей силы. Ежеминутно велосипедист вытесняет 450 кг воздуха (при собственном весе гонщика 72 кг и весе велосипеда 9 кг).

Даже при незначительном увеличении скорости эти затраты резко возрастают, ибо сила лобового сопротивления пропорциональна квадрату скорости, а мощность — произведению силы на скорость. Следовательно, необходимая для движения в воздушной среде мощность растет пропорционально скорости в третьей степени, а в районах высокогорья, где воздушная среда более разреженная, например в Мехико (город расположен на высоте 2240 м), плотность воздуха составляет 80% плотности воздуха над уровнем моря. Скорость в подобных условиях на 3—5% больше, чем над уровнем моря. Например, в Ла-Пасе (Боливия), расположенном на высоте 3660 м, рекорды в велоспорте теоретически можно улучшить на 14%. Итак, если 80% энергии, которую велосипедист тратит на преодоление сопротивления воздуха при езде по ровной дороге со скоростью 30 км/ч, исследовать более детально (условно приняв общие затраты по сопротивлению воздушной среде «велосипедист — велосипед» за 100%), то окажется, что 80—90% этой энергии расходуется на сопротивление, оказываемое велосипедисту, а 20—10%—на сопротивление его велосипеду. Это соотношение весьма приблизительно, так как на систему «велосипедист — велосипед» влияет масса факторов, о которых речь пойдет ниже.

Из этого можно заключить, что, желая улучшить конструкцию велосипеда, надо прежде всего подумать об улучшении аэродинамики гонщика, т. е. о его посадке. Из исследований по аэродинамике известно, что при езде за велосипедистом образуется «вихревой след», на который затрачивается значительная часть энергии. Однако на скорость движения велосипедиста влияют два вида аэродинамического
сопротивления: один обусловлен распределением давления и связан с площадью и формой системы «велосипедист — велосипед», другой— с трением о воздух.

Сопротивление за счет давления возникает в случае, когда воздушный поток не обтекает контур движущегося тела (см. рис.). Наиболее значителен вихревой след сзади гонщика, где образуется область пониженного давления, что приводит к возникновению тормозящей силы (происходит как бы оттягивание гонщика назад). Сопротивление за счет трения обусловлено вязкостью и плотностью воздуха. Из-за вязкости возникает трение в пограничном слое воздуха, непосредственно примыкающем к поверхности тела велосипедиста. Уменьшить подобное отрицательное явление можно только путем совершенствования аэродинамической системы «гонщик — велосипед».