Arvate, et olete kiire, teate, et võiksite olla kiirem, aga milline on suurim füüsiliselt võimalik kiirus? Saime teada
Siin sa oledki, kihutad allamäge, nagu sinu elu sõltuks sellest. Küürutades üle lattide, valged sõrmenukid piiskadest kinni haarates, vaatate alla oma rattakompuutrisse ja näete, kuidas kuju klõpsab kuni 70 km/h. Oh jah, sa tõesti lendad nüüd. Kuid enne, kui saate kiirust juurde võtta, annab liiklusmärk märku ees olevast ristmikust ja vajutate pidurit, et teid ohutult peatada.
Aga mis siis, kui seda ristmikku seal poleks? Mis siis, kui teele poleks takistusi ega käänakuid ega teele hulkumas koeri ning kalle oleks nii pikk, sile ja järsk, kui võiksite soovida?
Kui kiiresti sa võiksid siis minna? Alustame sellele küsimusele vastamist, vaadates, mis teid tagasi hoiab.
Elu on lohisemine
„See oleks lõppkiirus,“selgitab veebipõhise aerodünaamilise varustuse Cycling Power Lab asutaja Rob Kitching. „Jalgrattasõidu mõistes on see punkt, kus aerodünaamilise takistuse ja veeretakistuse ühised peatumisjõud on võrdsed raskusjõu ja väljundvõimsusega.“
Gravitatsiooni mõju oleneb kalde raskusastmest. „Kui seate kalde lõpmatuks – teisisõnu seinaks – ei koormaks rehve ega jalgratta konstruktsiooni,” ütleb Ingmar Jungnickel, Specializedi uurimis- ja arendusinsener.
‘See muudaks mõlemad üleliigseks ja oleksite langevarjuhüpped.’
Või tehniliselt "kiire langevarjuhüpped", mille eesmärk on saavutada ja säilitada suurim võimalik lõppkiirus. Laske inimene lennukist kõhuli välja ja nad saavutavad kiiruse kuni 200 km/h; pea ees ja me räägime 250-300 kmh; pea ees ja spetsiaalsete voolujooneliste rõivaste kandmine võimaldab kiirust kuni 450 km/h.
„Aga see pole jalgrattasõit, nii et jätkem see tähelepanuta ja kasutagem tegelikku teed,“jätkab Jungnickel. Uus-Meremaal Dunedinis asuval Baldwin Streetil on maailma tänavatel skaneerimisel kahtlane au olla planeedi kõige järsem tee 35–38°, olenev alt sellest, keda te usute.
'Selle tee kaldenurgal – kuid pikenenud üle 350 m –, eeldusel, et tingimused on rahulikud ja väljundvõimsus on 400 vatti, võib teeasendis sõitja jõuda 89,48 miili tunnis [144 km/h],” ütleb Jungnickel.
See on natuke kiirust, kuid siiski ligi 80 km/h allamägede maailmarekordist, mille püstitas eelmisel aastal prantslane Éric Barone, saavutades 2015. aastal Prantsusmaa Alpides lumega kaetud Chabrières'i kiirusrajal kiiruse 223,3 km/h.
Nii et võib-olla peaks veeretakistuse vähendamiseks meie nõlval olema jäine platvorm? Jungnickeli sõnul mitte tingimata. ‘Nendel kiirustel on õhutakistus umbes 99,5%.’
See on 12 km/h sõites umbes 50%. Õhutakistus suureneb, mida kiiremini sõidate, nii et milliseid meetodeid peaks meie kujuteldav jalgrattur maksimaalse kiiruse saavutamiseks ja õhutakistust trotsima kasutama?
Hoidke seda aerona
„Selge positsioon on oluline,“ütleb Jungnickel. "Seega tegin arvutused ajavõtuasendis optimeeritud ratturiga ja meie pikendatud Baldwin Streeti analoogia põhjal võis 400 W rattur jõuda 200 miili tunnis [322 km/h]."
Kui Jungnickel ütleb, et on optimeeritud, räägib ta kogu aerodünaamilisest menüüst. See tähendab pisaraga kiivrit ja asendit, mis näeb, et kiivri saba voolab loomulikult siledaks ja voolujooneliseks seljaks.
Õhutakistuse vähendamiseks on vajalik ka liibuv skinsuit.
„Tegelikult on see ülioluline,“ütleb Rob Lewis arvutusvedeliku dünaamika spetsialistist TotalSim. „Materjali tüüp, õmbluste paigutus ja pinnatöötlus mõjutavad tohutult. Võiksite rääkida 12–15% erinevusest hea ja halva ülikonna vahel.’
Lewis soovitab ka, et sokkide ülestõmbamine nii kaugele kui võimalik on aerodünaamiliselt tõhusam kui papud, samas kui kitsas haare nendel aerobaripikendustel vähendab veidi ka takistust.
Samuti sooviksite pisarakujulisi torusid, sest nagu eespool, aitab see vähendada aerodünaamilise takistuse (CdA) koefitsienti. See hõlmab objekti libisemist ja suurust ning selle esiosa.
Füüsika ütleb, et nulli takistusteguriga objekt ei saa Maal tegelikult eksisteerida – kõigel on mingisugune takistus –, kuid need arvud võivad olla väga väikesed.
Näiteks tippjalgratta pisarakujuline juhtraud võib registreerida arvu 0,005. See on päris aero.
CdA näited eliidist, kes kasutavad aerokujulisi kange, võivad olla 0,18–0,25, hea amatöörsportlase 0,25–0,30.
See arv muutub veelgi olulisemaks, kui see on joondatud väljundvõimsusega. Kui Saksa proff Tony Martin võitis 2011. aasta ajasõidu maailmameistrivõistlused Kopenhaagenis, arvutati tema võimsus ja aerodünaamiline takistus (väljendatud vattides/m2 CdA) väärtuseks 2 089.
See võrreldes 1.943 Bradley Wigginsi teise ja 1.725 Jakob Fuglsangi 10. kohaga.
„Kõik ratturid saavad selle näitaja parandamiseks tööd teha,“ütleb Kitching. "Kuid tippkiiruse jaoks on väga oluline ka õhutihedus, mis on selgelt vähem kontrollitav."
Tulemas eetrisse
Merepinnal ja temperatuuril 15°C on õhutihedus umbes 1,225 kg/m3. Kuid sellised tegurid nagu temperatuur, õhurõhk, õhuniiskus ja kõrgus mõjutavad õhutihedust ning tihedus väheneb, mida kõrgemal asute.
„See on põhjus, miks sellised ratturid nagu Sam Whittingham tõstavad pea püsti, kui nad üritavad ületada inimjõul jõutud maakiiruse rekordeid,” lisab Lewis.
Ja miks Felix Baumgartner 2012. aastal langevarjuhüpetel kiirusele 1342 kmh hõljus stratosfääri hõredasse õhku.
Kanada Whittingham on saavutanud tasapinnal uskumatu kiiruse 132,5 km/h, ehkki see jääb endiselt alla inimjõul liikuva kiiruse maailmarekordile, mille registreeris kaasmaalane Todd Reichart mullu septembris.
Reichart jättis ülejäänud oma teele, saavutades tippkiiruseks 137,9 km/h. Me ütleme "ülejäänud", sest Reichart registreeris selle kiiruse World Human Powered Speed Challenge'il osariigi maanteel 305, mis asub Nevada osariigi Battle Mountaini lähedal.
Võistlus toimus Nevadas 16. aastat järjest ja selle põhjuseks on kaks peamist tegurit: see on 1408 m kõrgusel merepinnast, nii et õhutihedus on madal ja rajal on 8 km pikkune kiirendusvöönd, mis viib 200 m kiiruslõks.
Mõlemad toetasid Reicharti maksimaalset kiirust, nagu ka tema sõiduk – lamellratas, mida ümbritsesid kaitsekatted. "Olen teinud Baldwin Streetil täiendavaid arvutusi," ütleb Jungnickel, "ja täielikult tasandatud jalgrattaga oleks lõppkiirus 369 miili tunnis [594 km/h]."
Oleks veelgi suurem, kui saaksite rehvidega midagi ette võtta, kuna Jungnickel väidab, et rehvide välja torkamine tekitab rohkem takistust kui kogu laev.
‘Samuti saavutate äärmusliku võimsuse korral lõpuks maksimaalse haarduvuse, mida rehvid võivad tekitada, mis on survejõu funktsioon, ütleb ta.
‘Seejärel jõuate 22-ni. Survejõu suurendamiseks võiks lisada spoilereid, mis lisavad takistust, mis nõuaks taas rohkem jõudu (ja nii edasi). Peale selle ei usu ma, et konstruktsiooniprobleemid võiksid olla teguriks, kuna võite ratta lihts alt rohkema materjaliga tugevamaks muuta.’
Seal on see. Peaaegu 600 km/h maksimumkiiruse saavutamiseks tellige Graeme Obreel, et ta ehitaks teile aero Beastie jalgratas, suunduge Uus-Meremaale, paluge Dunedini volikogul pikendada Baldwin Streeti umbes 10 km pikkuseks ja genereerida Tony Martinile sarnane võimsus. Lihtne…
