В моей шее леса есть несколько горных спусков, которые довольно существенны: скажем, 600 метров по вертикали, в среднем 7% уклона, с множеством кривых и других препятствий, таких как выбоины. Обычно поверхность асфальта приемлемого качества; У меня есть туристический велосипед.

Мне любопытно, есть ли методы или устройства, чтобы уменьшить мою скорость, чтобы уменьшить потребность в торможении (например, в автомобиле можно переключить передачу).

В качестве запоздалого подсчета рассмотрим систему наездника / велосипеда весом 110 кг с уклоном 7% при скорости 50 км / час или около 13 метров в секунду. Из-за уклона на каждые 13 м горизонтальной плоскости он / она спускается на 0,91 м по вертикали; следовательно, каждую секунду потенциальная энергия падения массы 110 кг на 0,91 м добавляется к системе велосипеда и наездника и должна удаляться, чтобы не ускоряться. Эта потенциальная энергия ( U = mgh ) составляет примерно 980 джоулей; т.е. велосипедист должен рассеивать около 1 кВт, чтобы не ускоряться.

Это удивляет меня; кажется, что в окружающую среду сбрасывается много энергии. Но это наравне с тем, что может быть сделано гонщиками для достижения аналогичных скоростей на флете.

То, что я не знаю, как вычислить, так это то, сколько энергии потребляется воздушным сопротивлением, механическим трением в велосипеде, сопротивлением качению и т. Д., Чтобы действительно знать, какое дополнительное медленное устройство потребуется для потребления.

Одна вещь, о которой я думал, была центром динамо; но те, кажется, потребляют менее 5 Вт, что не имеет никакого значения.

(Я должен добавить, что я знаю, что не должен непрерывно тормозить до упора. Мой вопрос о том, есть ли дополнительные вещи, которые я могу сделать или добавить к байку, чтобы сбросить скорость.)

На ваш вопрос есть две части и два ответа. Первая часть вашего вопроса - есть ли устройства для снижения скорости на спусках. Это распространенная проблема с велосипедами-тандемами (и иногда с велосипедами, предназначенными для загруженных туров). Многие задние ступицы для тандема имеют резьбовую левую сторону, на которую можно установить «тормоз торможения». Как правило, барабанные тормоза, их можно отрегулировать на небольшое сопротивление; тормоза обода сохраняются в качестве основного тормоза для остановки. Преимущество барабанного тормоза состоит в том, что он находится вдали от обода (поскольку чрезмерный нагрев на ободе может иметь тяжелые последствия для камеры или шины), и они обладают высокой теплоемкостью. Хотя более не производимый, почтенный и почитаемый барабанный тормоз Arai был примером этого.

Ваш второй вопрос о том, как можно оценить спрос на сопротивление на велосипеде. Это хорошо понятная, хотя, возможно, и менее известная проблема, которая обсуждается в Разделе 2 « Велосипедной науки Уилсона и Пападопулоса»., Как вы и предполагали, компонент потенциальной энергии должен быть смещен путем перетаскивания в другое место: либо аэродинамическим сопротивлением, торможением или сопротивлением качению. Предельная скорость достигается в точке, где потенциальная потеря энергии точно уравновешивает силы сопротивления, возникающие в других местах. Коэффициент сопротивления качению (Crr) масштабируется точно так же, как наклон, поэтому изменение наклона на 1% точно так же, как изменение Crr на 0,01. К сожалению, для этой цели вы вряд ли сможете положиться на Crr для заметного дополнительного сопротивления - обычно Crr колеблется от около 0,004 до, возможно, 0,01. Таким образом, хотя в теоретическом смысле вы должны принимать во внимание сопротивление качению, в практическом смысле оно рассеивает слишком мало энергии, чтобы иметь значение. Выкачивание шин для увеличения Crr на извилистом спуске не просто недостаточно, это плохая идея.

Aero drag легче манипулировать, но оно также ограничено в эффективности. Площадь сопротивления (обычно обозначаемая произведением площади лобной поверхности, A, и коэффициента аэродинамического сопротивления, Cd) для типичного велосипедиста на обычном дорожном велосипеде будет колебаться в пределах примерно 0,3 кв. М (примерно 3 кв. Фута) до, возможно, 0,5 кв. м или выше. Сила аэродинамического сопротивления варьируется в зависимости от квадрата воздушной скорости (поскольку сила зависит от квадрата воздушной скорости, сила, необходимая для преодоления этой силы, зависит от куба скорости), поэтому сидение, расстегивание молнии и расширение рук и ног может добавить немного CdA; однако, редко больше чем ~ .2 кв.

Это оставляет торможение, то есть преобразование потенциальной энергии с помощью кинетических средств в тепло, и место для тормозного тормоза, как описано выше.

Вы не говорите, на каком типе велосипеда вы находитесь, но есть несколько простых вещей, которые помогут.

1. Сидение и увеличение вашего тела настолько широко, насколько это возможно, добавит значительного сопротивления. Вы также можете надеть куртку и расстегнуть молнию на 7/8, чтобы она уловила ветер.
2. Немного понизьте давление в шинах. Не падайте так низко, что вы теряете устойчивость, но сопротивление качению между 105 фунтов на квадратный дюйм и 120 фунтов на квадратный дюйм будет иметь значение
3. Найти шины с высоким сопротивлением качению. Есть несколько источников для этих данных в зависимости от типа вашего велосипеда.
4. Не имеет прямого отношения, но убедитесь, что вы используете соответствующие тормозные колодки и диски / роторы. Некоторые лучше справляются с длинными декантами, чем другие.

Есть также очевидные комментарии, такие как научиться спускаться на скорости или переключиться на более медленный велосипед.

Некоторые электрические велосипеды имеют рекуперативное торможение . Это единственное, что я могу придумать, это близко подходит к ответу на ваш вопрос.

Теоретически, вы можете использовать что-то вроде парашюта для замедления, но это может создать слишком много проблем (боковой ветер, запутывание желоба в заднем колесе, необходимость убирать желоб, когда он вам больше не нужен, и т. Д.).

Если вы запрашиваете УСТРОЙСТВО для контроля скорости, некоторые тандемы (двухместные велосипеды) имеют специальную тормозную систему под названием «Drag Brake». Со страницы Шелдона Брауна о тандемных тормозах:

Фрикционный тормоз

Наиболее распространенной и наиболее удовлетворительной системой является настройка ободных тормозов, по одному на каждый обычный тормозной рычаг, и управление тормозом ступицы с помощью тягового механизма переключения трения. Это может быть «Баркон», переключатель для большого пальца, похожий на маунтинбайк, или «Командный переключатель Солнечного тура».

Переключатель фрикционного типа позволяет капитану установить тормоз ступицы, чтобы применить желаемое сопротивление, даже когда он или она отпустили управление тормозом ступицы. Затем капитан использует обе руки на тормозах обода, чтобы модулировать скорость велосипеда и останавливаться, если это становится необходимым.

Хотя наиболее простой стратегией было бы использовать заднее колесо с ободом + тормоз ступицы, одно для рычага руля, а другое - для фрикционного переключателя, есть некоторые специальные ступицы, которые можно использовать в качестве тормозов (хотя они, скорее всего, громоздки и сложны). найти). Одна из моделей, которую я нашел в Google - это барабанный тормоз Arai (снят с производства).

Я никогда не слышал о готовом устройстве, чтобы делать то, что вы хотите. Единственное, о чем я могу подумать, это взять вентилятор или устройство магнитного сопротивления с тренировочного стенда или роликов и каким-то образом прикрепить его так, чтобы его можно было включать и выключать. Или даже лучше было бы получить снаряжение, например, используемое в некоторых велотренажерах, где есть алюминиевый маховик с электромагнитом, расположенным рядом с ним, так что сопротивление увеличивается с увеличением магнитного поля. (Теоретически вместо маховика можно использовать глубокий алюминиевый обод.)

Но вы должны были бы где-то спасти детали, чтобы сделать что-то из этого, а затем сделать какую-нибудь работу в цехе.

В противном случае, вероятно, лучшим решением в вашем случае является велосипед с дисковыми тормозами.

Вы могли бы построить или купить водосточный желоб. Это не должно весить очень много, будучи меньше квадратного метра рипстоп нейлона и пары метров тонкого шнура. Это может быть даже законно, в зависимости от того, как ваша страна пишет законы «без парусных транспортных средств» (или существует ли такой закон). Я был бы склонен заставить его оторваться, прикрепив его к моему телу с помощью липучки.

Я сделал наоборот, и использовал маленькую дверь навеса / палатки в качестве паруса, когда у меня был сильный попутный ветер, и я поднимался в гору на своем туристическом велосипеде. Это сработало беспокоящим образом: мне пришлось переместить основное приспособление с поясного ремня рюкзака на спинку сиденья, так как это грозило катапультировать меня через руль (мотоцикл был довольно тяжелым).

В качестве тормоза я предлагаю использовать волнистый лоток в поперечном стиле, поскольку его легко изготовить и он более стабилен, чем круглый или прямоугольный желоб (прямоугольники более управляемы, но если вы не привыкли к парашютному спорту или кайтсерфингу, кривая обучения крутая).

Основная проблема, которую я вижу, состоит в том, что в горах часто бывает ветер, и, в частности, ветер может сильно меняться на коротких расстояниях. Например, если вы выйдете вокруг гребня, вы можете перейти от неподвижного воздуха за гребнем к сжатому ветру на открытой поверхности, и изменение сопротивления из желоба будет драматичным. В этом случае вы должны решить, хотите ли вы бросить желоб на ветровое стекло автомобиля, который следует за вами, или внезапно замедлиться перед ним. Любой может быть смущающим.

Вы всегда можете получить фиксированное снаряжение и использовать свои ноги, чтобы замедлить вас. Возвращение на гору представляет совершенно другую проблему. Хотя при правильном передаточном числе, вероятно, можно было бы подниматься и спускаться с горы на фиксированной передаче.

Возможно, используйте дисковые тормоза, а не ободные тормоза, если нагревание является проблемой.

Я привык к мысли, что люди вкладывают около 1 кВт в окружающую среду, просто существуя; Я не уверен, в чем проблема, с потерей одного лишнего киловатта при спуске.