• Groopy
  • Groopy
  • Groopy
  • Groopy
Groopy

רק בגלל הרוח

רובנו חווינו רכיבה כאשר הרוח נשבה לה קרירה .. .
את הקושי ברכיבה ברוח פוגשים לרוב כאשר לפתע יש קטע מסוים עם רוח פנים. לפתע מצטרף מרכיב אשר כביכול לא עד שם עד לפני רגע.
בסקירה הקצרה שכאן נפרט מה הם הרכיבים של אותה 'תחושה' אשר למעשה יש לה גודל פיזיקלי משמעותי כל כך ומהווה למעשה גורם קריטי בכל רכיבה תחרותית,בין אם ברכיבה של קבוצה לעבר קו סיום או רכיבת בודד במרוץ כנגד השעון .
כאשר אוויר זורם על עצם כלשהו – נוצרת התנגדות. הרוח יוצרת התנגדות לרוכב מולה. ההתנגדות גורמת למאמץ רב מצד הרוכב. מסתבר כי כ 75 אחוז מהספק הרוכב במישור מושקע בהתנגדות הרוח.
ככל שנרכוב מהר יותר תגבר ההתנגדות וכן המאמץ הנדרש להתגבר עליה. מכאן ניתן להבין כי המטרה העיקרית תהיה הפחתת ההתנגדות.

טיפול בהתנגדויות

מילת המפתח היא כמובן אירודינמיות, או היכולת לאפשר זרימה חלקה יותר של אוויר על פני עצם מסוים. אירודינמיות מושפעת ממספר גורמים כמו עוצמת הרוח   וכיוונה, צפיפות האוויר והטמפרטורה , ומהירות הרוכב יחסית אליה ולקרקע. ללא קשר להיות האחים רייט מתקני אופניים , אי אפשר לדבר על אירודינמיות ללא אזכור עקרון תעופה.
בייסוד הרעיון עומד מונח ה'גרר' – אותו מקדם אשר למעשה יש לו השפעה גדולה על האירודינמיות של עצם.
מדוע הגיעו היצרנים והחברות לכך כי במירוץ נגד השעון עדיף להיראות כך

ולא כך :


על הרוכב  פועלים מספר  כוחות המייצרים התנגדות:

  1. התנגדות גלגול -  הנובעת ממגע הצמיג עם הקרקע , חתך הצמיג וסוגו , העיוות שלו בשל משקל הרוכב ולחץ האוויר בתוכו, וכמובן, מבנה הכביש.  היחס בין התנגדות הגלגול למהירות הוא ישר וככל שתעלה המהירות תגבר התנגדות הגלגול.
  2. התנגדות המכונה – במהלך העברת הכוח מהרוכב לגלגלים מתערבים כמובן מספר חלקים מכניים דוגמת הצירים, מיסבים ושרשרת. התנגדות זו , הנמדדת במספר אחוזים בודדים מכוח הרוכב אינה משתנה עם הגברת מהירות הרכיבה. שימון  וגירוז טוב יעזרו כאן..
  3. התנגדות האוויר – זהו הרכיב  בעל ההשפעה  הרבה ביותר, מן הטעם הפשוט כי ההתנגדות גדלה כפונקציה של המהירות בריבוע. התנגדות האוויר מורכבת משני כוחות:

1.  חיכוך ישיר בשל אופי שטח הפנים ( Skin Friction,Direct Friction  ) נובע מסוג המשטח עליו    זורם     האוויר . באופן אינטואיטיבי כמעט ניתן להבין כי אוויר או נוזל יזרמו טוב יותר על משטח פורמייקה מאשר על  קיר עם טוף סגנון שיפוץ חיצוני של בתים בשיתוף האגודה לתרבות הדיור..

כאן נזהה בגדים צמודים (Skinsuit  ) עשויים ניילון אשר ישפרו אף הם את הזרימה.



2. חיכוך בשל לחץ האוויר - אוויר זורם על גוף יוצר לרוב חוסר אחידות בזרימה על פני שטח הגוף משני צידיו – מה שיוצר הפרש לחצים וכתוצאה מכך גרר.
לחץ נמוך מאחורי הגוף ובמקביל לחץ גבוה מלפניו ייצרו התנגדות רבה לרוכב.
מעבר לגודל הגוף, צורתו וזוויתו –מבנה אווירודינמי
שלו ישפיע על גודל הגרר ויקטין את ההפרש ע"י שיפור הזרימה משני צידי האובייקט ( רוכב, קסדה, שילדה ועוד ). סעיף זה מהווה את המחסום העיקרי עבור הרוכב . ישנה טענה ( על בסיס נסיונות במנהרת רוח ) כי 'תרומת' הרוכב להתנגדות היא כדי 75% מסך הגרר שיוצרת המערכת רוכב-אופניים.

הפחתת ההתנגדות באה לידי ביטוי במספר צורות :
1. במניפולציות שנעשו על צורת השלדות והגלגלים.
2. בתנוחת הרכיבה של הרוכב הבודד.
3. בצורת הרכיבה בקבוצה.


1. שלדות וגלגלים : עם השנים אנו מבחינים בשינוי משמעותי שנעשה בפרופיל צינורות האופניים , נניח כרגע בצד את הדיון על שיפוריחס חוזק/משקל/קשיחות ע"י עיבוד צורת הצינורות, אלא נתמקד בהיבט האווירודינמי. השינוי המשמעותי יהיה בצינור התחתון, צינור הכסא והמזלג . הרעיון הוא הפיכתם לגופים יותר אווירודינמיים וע"י כך שיפור הזרימה.
השינוי בא לידי ביטוי בקבלת צינור שידמה בחתך שלו לטיפה או גוף אובלי ולא צינור עגול.
כפי שמתואר בתרשימים מטה ניתן להבחין כי הזרימה אחידה וחלקה יותר על פני הצינור האליפטי.


בתמונה של השלדה המצורפת ניתן להבחין בכל האלמנטים שהוזכרו: צינורות אירודינמיים, מזלג ותומכות כסא ישרים וצרים בעלי פרופיל  המזכיר כנף מטוס ( שפת תקיפה מעוגלת ושפת זרימה אחורית חדה )
ניתן להבחין בשלדה 'קצרה' בעלת בסיס גלגלים קטן מהמקובל – מה שמקרב את ציר הגלגל האחורי לצינור הכסא ויוצר מגרעת בו וכך מקטין את הגרר הנוצר ומאפשר זרימת אוויר טובה יותר.


גלגלים - כאן ישלטו חישוקי ה deep section אשר בהם "נמתח" החישוק עד לעומק של 90 ממ' דוגמת אלה עם פרופיל כזה :


לפרופיל הגלגלים השפעה קריטית על הטיפול בהתנגדות האוויר. ככלל, גלגל בעל שטח גדול יותר ( פרופיל עמוק יותר, חישורים רבים יותר ) יהיה מהיר יותר, הגם אם כבד יותר, תלוי כמובן בעוצמת הרוח וכיוונה יחסית אליו. לשטח גלגל גדול תהיה כמובן השפעה על יכולת השליטה באופניים ברוחות צד.
הקצה הקיצוני של הסקאלה הזו היא גלגלי הדיסק, עשויים קרבון ובעלי פרופיל צר במיוחד אשר יורכבו על הגלגל האחורי.


קסדה - מדובר על חיסכון בממוצע של שנייה לקילומטר..


כידון


מוט הכסא - יקבל אף הוא מימד צר לרוח

במזלג נבחין במבנה ישר וחלק המזכיר פרופיל של כנף מטוס.



2. תנוחת הרוכב :

התורם העיקרי להתנגדות הרוח בעת הרכיבה הוא כמובן גוף הרוכב.
גם כאן - בדיקות במנהרת רוח מלמדות על חיסכון אנרגיה משמעותי כאשר התנוחה תהיה אופקית ככל האפשר והביאו לתנוחת ה'סופרמן' .


בעזרת כידון Aerobar מפנה הרוכב לרוח מימד צר ככל הניתן ע"י כיפוף פלג הגוף העליון קדימה – מקביל לקרקע. במקביל, נוצר מבנה חלק ומעוגל המייצר גרר נמוך בשל זרימה אחידה של האוויר .
אחיזת האיירובר מביאה להצמדת המרפקים, מה שגם מקטין את הגרר.


גם ברכיבה בוולדרום ( מעל 70 קמ"ש במישור! ) ומרוץ נגד השעון נבחין באותם אלמנטים:



3. בצורת הרכיבה בקבוצה :

בדומה לתחושה שלנו כאשר אנו נוהגים במכונית בכביש, קל וחומר על אופניים, וחולפת משאית, אנו חשים ב"יניקה" לעבר המשאית – כך גם ברכיבה של מספר רוכבים האחד בסמוך לשני.
בדרך זו הושגה מהירות שיא תלת ספרתית של רוכב אופניים כאשר רכב מאחורי רכב נוסע.
רכיבה צמודה מאוד של רוכבים כדי סנטימטרים בודדים במהירות ממוצעת של 40 קמ"ש היא משימה לא קלה הדורשת שליטה של הרוכב המוביל וכן זה ש"יושב" עליו.
זהו למעשה ה ,Drafting - אחת טכניקות החשובות ביותר בעולם רכיבת הכביש התחרותית.
מכאן, אחת היכולות הבסיסיות של רוכב כביש היא היכולת לרכוב בדבוקה ( Peloton ).
הרוכבים בתוך הדבוקה מסתכנים אולי בנפילת שרשרת לפניהם ( לא של האופניים..) אשר אולי תביא להתרסקותם- אולם נהנים מהמסתור ושומרים על כח.
בדיקות מראות כי מדובר בחיסכון של 30% ויותר !לרוכבים בתוך הדבוקה.
חישבו על רוכבי ה"טורים" הגדולים בהם יוםאחרי יום יוצא רוכב אמיץ מהדבוקה ובורח קדימה תוך כדי רכיבה לבד נגד הרוח למרחק של 100 קמ' ויותר ומצליחים לפתוח פער של 10 דקות בעוד הדבוקה רוכבת ב 40 קמ"ש ויותר בממוצע.


כאשר ישנה רוח צדית יחסית לכיוון התקדמות הרוכבים,יתקבל מבנה הנקרא Echelon.
למי שתוהה, זו המצאה מלפני הגלגל והקרבון ככל הנראה..


כאשר ישנה של בריחה של רוכב, אלה שהוטל עליהם ל'שבת' עליו בבריחה ינסו להתמקם קרוב ובמבנה
כזה שייתן להם את היתרון בדרפטינג בעוד הוא נאבק בחזית ברוח.
חוקי האתיקה הלא כתובים הם כאלה על פיהם כל אחד מהבורחים ישא בנטל ההובלה.
בשונה מזה ,סמוך לסיום המירוץ , במצב בו כל פתיחת פער קל שבקליםהוא סכנה ממשית, הדבוקה תהיה מאוד קשובה לכל תזוזה בקידמתה. כל פריצה של רוכב תייצר מייד את המבנה ע"י אלה שנשלחול'תפוס' אותו.
בכביש צר דוגמת התמונה מטה, בו האצ'לון מוגבל בשל רוחב הכביש יהיה מאבק של הרוכבים לתפוס מקום בו . כל תזוזה של הראשון תגרום לתזוזה מתואמת של המבנה , בדיוק כמו אצל העופות הנודדים.


כמובן גם כאן נדרשת שליטה וריכוז מוחלטים של הרוכבים והחשיבות של רכיבה בקו שלך היא עליונה.
תארו לכם מצב בו הרוכב הראשון( צד ימין למעלה ) הרוכב ב 40 קמ"שסוטה שמאלה 10 סנטימטר בשל מהמורה בכביש ,מה תהה ההשפעה על הרוכב החמישי אחריואו הרוכב לפני אחרון בתמונה.

כאשר מדובר במרוץ קבוצתי נגד השעון נזהה דינמיות רבה במבנה הקבוצה , לפיה הראשון במבנה מתחלף כל הזמן ע"י פינוי המקום לרוכב שבא אחריו ע"מ להתחלק בנטל ולהצליח לשמור על כוח ומהירות כל הקבוצה שכן במרוץ שכזה שעון העצר ייעצר רק כאשר 5 רוכבים מהקבוצה יחצו את קו הסיום.
בתמונות USPS ארה"ב ו Telekom גרמניה.



ישנן מספר שיטות לביצוע החילוף תוך התחשבות בכיוון הרוח.



עם השנים לקחו החברות את נושא הרוח והטכנולוגיה לשיאים שונים ולעיתים משונים..תודו..


שאלות ותגובות

נכתב ב - 16/02/2004 21:26:24

אחלה כתבה!

פעם ראשונה ששמעתי על החוקים האלה לגבי
צורת הקבוצה , ממש מעניין !
נכתב ב - 16/02/2004 23:05:12

מענין

קראתי, אהבתי והחשוב ביותר גם השכלתי.
נכתב ב - 17/02/2004 03:37:29

כל הכבוד

טופר שיחקת אותה.
נכתב ב - 17/02/2004 11:17:31

מרתק ומעשיר

אהבתי את הכתבה המלומדת. הערה קטנה לגבי האצ'לון אצל העופות: זה לאותה מטרה של חיסכון באנרגיה אבל מסיבות אחרות - שימוש במערבולות קצות כנף של החבר שלפניך הנוצרות מהפרש הלחצים על הכנף (כתוצאה מכח העילוי) - לכיוון הרוח אין משמעות.
ועוד משהו: טופר, הפכת לכבישון טוטלי - שום התייחסות לנושא מכיוון השטח! נא עדכן אותנו בחידושים האחרונים (אם יש כאלה בכלל).
נכתב ב - 17/02/2004 11:22:19

יפה...

כתבה מעניינת ומשכילה....ניישם את המלצותיה במאספים...:-)
ET
נכתב ב - 17/02/2004 11:54:40

היי אבי - תודה על

התיקון. חשבתי כי גם אצל הציפורים בניית המבנה ( לימין או לשמאל ) נקבעת לפי כיוון הרוח.
חידושים בשטח ?! 'סתכל על שמוליק ועמית... זנ ממש אפיק..
דווקא בדיוק הסתכלתי לאחרונה שוב על ההיסטוריה ולא קדימה. אצרף את זה בקרוב.
הדבר הבא שמעניין אותי הוא אם מישהו יכול להרחיב על כל נושא "קומפוסיט" של קרבון ?! סריגה/אריגה וכולי של סיבים בשלדות ובתעשייה ( ראו למשל את עיקרון הפעולה של תומכות השרשרת של קנונדייל סקאלפל , נטולות הפיבוט בחיבור לציר מרכזי)
נכתב ב - 18/02/2004 11:20:50

מעשיר ידע

כל הכבוד על היוזמה והעריכה - שילמדו הקנאים מה קורה כשמישהו יוזם ועושה טוב לאחרים בהעשרת ידע.
תודה - תמשיך לחפש עוד נושאים כאלה
נכתב ב - 22/02/2004 18:33:00

אהבתי

יופי של מאמר, עושה סדר בבלאגן הכללי, לגבי שטח חושב שדי דומה, לפחות בחלקי השבילים הכבושים ובטח בכביש.
נכתב ב - 24/02/2004 16:43:28

שיחקת אותה אח שלי

אני גאה להיות חלק מההיסטוריה!
נכתב ב - 24/02/2004 22:40:19

מיכל? איזה היסטוריה?

נכתב ב - 03/05/2004 17:59:29

תודה !!

מעניין וכיף לדעת
נכתב ב - 13/05/2004 18:45:55

כל הכבוד!

מאמר לענין, מקצועי ומנוסח יפה.
חיל האויר העיראקי מצדיע. מי שצריך להבין - יבין.
נכתב ב - 21/03/2012 16:15:28

אני ממש שמחה שאני

יודעת את כל זה עכשיו!!
המון תודה
נכתב ב - 28/06/2012 11:07:01

מרתק!!

תודה על המידע , בהחלט מעניין !!!

הוספת תגובה

להוספת הודעה הנך חייב להיות מחובר לאתר