Basikal moden direka bentuk untuk berfungsi terbaik pada sudut angin tertentu, tetapi bagaimana pengeluar tahu dari mana angin akan datang?
Bingkai dan roda aero direka untuk mengoptimumkan kelicinan basikal anda di udara. Masalahnya, udara tidak tahu itu. Ia sentiasa berubah dalam kelajuan dan arah berbanding anda pada basikal anda, yang bermaksud satu faktor penting aerodinamik jarang stabil untuk masa yang lama – sudut yaw.
Namun pengeluar berkata mereka telah mengoptimumkan produk mereka untuk julat sudut yaw tertentu, malah ada yang mendakwa telah mencipta bentuk tiub dan rim yang bertindak seperti layar, memacu basikal ke hadapan apabila angin melandanya dari sudut yang betul. Tetapi dengan kelajuan dan arah kedua-dua angin dan penunggang berubah-ubah secara tak terhingga, bagaimanakah boleh ada sudut lekukan yang ‘optimum’, dan yang lebih penting, apakah itu?
Pertama, mari kita fahami yaw. Bayangkan mengikat benang sutera pada tiang tempat duduk anda, kemudian pergi ke perjalanan maya, ke utara. Dengan mengandaikan hari ini adalah hari yang sangat tenang tanpa angin, benang akan keluar terus di belakang anda, menghala ke selatan, sejajar dengan roda belakang anda.
Tetapi bayangkan cuaca berubah secara tiba-tiba dan angin bertiup dari barat. Daya baharu ini akan bertindak pada benang sutera, menolaknya ke arah timur dan membuka sudut antara benang dan garisan roda belakang yang menghadap ke selatan.
Ini adalah sudut menguap. Ia adalah hasil daripada kuasa angin semula jadi yang bergabung dengan kuasa tiupan angin yang anda cipta untuk diri sendiri dengan menunggang ke hadapan.
Menyempitkan sudut
Daripada ini, anda kini dapat melihat bahawa walaupun angin datang kepada anda pada sudut yang betul, idea angin lintang tulen hanyalah udara panas.
Pergerakan ke hadapan anda akan sentiasa mencipta draf dan daya itu akan, pada tahap yang lebih besar atau lebih kecil bergantung pada kelajuan yang anda jalani, menentang arah angin, menolak benang dan menutup sudut yaw secara berkesan daripada hipotesis sudut tepat kepada sesuatu yang jauh lebih kecil.
Itulah sebabnya pasukan pro tidak perlu menunggang sebelah menyebelah untuk melindungi satu sama lain apabila angin sampingan kuat. Sebaliknya, mereka membentuk eselon pepenjuru untuk tempat perlindungan.
Sudah tentu, angin, kelajuan anda dan arah relatif antara satu sama lain sentiasa berubah sepanjang perjalanan. Sebagai contoh, beberapa batu di bawah jalan dalam perjalanan anda, angin barat boleh tiba-tiba naik dan menolak lebih jauh ke timur untuk membuka sudut yaw lebih lebar.
Tetapi bukan itu sahaja. Bayangkan anda mula menuruni menuruni yang curam, di mana peningkatan kelajuan anda juga meningkatkan angin sandungan berkesan yang anda cipta untuk diri sendiri. Daya yang kini lebih kuat ini menolak benang ke belakang lebih dekat ke garisan selatan roda belakang dan menjadikan sudut yaw lebih kecil. Oleh itu, kelajuan juga mempengaruhi sudut menguap: pergi lebih laju dan sudut menguap menjadi lebih kecil.
Jadi kini perjalanan rekaan kami telah tamat, tetapi ia masih meninggalkan persoalan kuat angin: memandangkan kelajuan dan arah penunggang serta angin yang mereka hadapi berubah-ubah secara tidak terhingga, bagaimana pengeluar boleh mengatakan sapuan sudut yaw yang mereka miliki dipilih untuk mengoptimumkan bentuk aero bingkai dan roda mereka adalah yang betul? Sudah tiba masanya untuk merakam angin bersama pakar.
Mengusahakan sudut
'Kami telah menghabiskan banyak masa untuk menguji atlet yang berbeza – daripada pelumba kasual kepada profesional – dalam disiplin yang berbeza dan menarik kepelbagaian julat itu, ' kata Chris Yu, ketua kumpulan Teknologi Gunaan Khusus.
‘Jika anda melihat seorang pelari pecut WorldTour keluar dari roda dalam 200m terakhir perlumbaan, pukulan berkesan adalah luar biasa rendah – hampir 0°. Ini kerana mereka berjalan sangat pantas, lebih daripada 60kmj, dan laluan lurus biasanya dilindungi dengan baik oleh sekatan dan orang ramai, yang berfungsi untuk menyekat sebarang angin lintang.
'Sebaliknya, jika anda pergi ke Kejohanan Dunia Kona Ironman, mereka menaiki pantai Hawaii, dengan angin bertiup ke seberang air, jadi bagi seorang ikan kerapu umur di Kona, sudut yaw yang berkesan melanda sehingga julat 15° jika bergelora. Kebaikan akan berjalan sedikit lebih pantas, jadi mereka akan melihat sudut yaw sehingga 10° atau lebih – mungkin remaja rendah,’ kata Yu.
Di jalan raya
Angka-angka itu bukan sekadar tekaan, ia adalah hasil daripada instrumen yang sesuai dengan basikal sebenar dan mendapatkan penunggang basikal sebenar untuk melakukan yang terbaik – menunggang jalan raya.
Mio Suzuki dari Trek berkata, 'Kami memasang probe tekanan pada basikal, yang menonjol jauh untuk mengelakkan sebarang udara "kotor" dari basikal atau penunggang. Kami telah mencuba udara di sekitar ibu pejabat kami di Wisconsin dan pasukan itu juga telah pergi ke Arizona dan ke Kona untuk Ironman.’
Usaha pengumpulan data ini membolehkan pengeluar mengira kebarangkalian penunggang basikal menghadapi sudut yaw tertentu, yang kemudiannya memaklumkan proses reka bentuk melalui penggunaan perisian dinamik bendalir pengiraan dan ujian terowong angin.
‘Kami cuba mengecilkannya melalui percubaan dan pengukuran. Untuk sudut yaw yang munasabah ini, julat adalah antara 5° hingga 15°,’ kata Leonard Wong, pakar aerodinamik di Giant.
Suzuki menceritakan kisah yang serupa: ‘Di dunia nyata 2.5° hingga 12.5° adalah sudut yaw yang paling lazim ditemui penunggang.’
Yu di Specialized menambah, ‘Bagi penunggang basikal biasa, melainkan anda menunggang dalam keadaan berangin, sudut biasa adalah kurang daripada 10°.’
Perbezaan sedikit dalam hasil ini menyebabkan satu basikal aero tidak kelihatan sama dengan yang lain. Venge ViAS direka khusus berdasarkan visi rangkaian yaw yang sempurna, manakala Trek mereka bentuk Madone agar sesuai dengan julat yang berbeza.
Jadi nampaknya jika anda Peter Sagan, memandu peloton pada kelajuan 50kmj, anda mahukan basikal yang dioptimumkan untuk menangani sudut yaw sekitar 3°-7°, manakala yang lain mahukan basikal yang direka bentuk untuk mengatasi yaw sehingga 10°-12°.
Peningkatan prestasi
Dan bagaimana pula dengan idea ini bahawa sesetengah reka bentuk boleh memanfaatkan angin sisi untuk menjana tujahan ke hadapan, seperti kapal layar yang menempel pada angin? Jason Fowler di Zipp Wheels adalah kategorikal: ‘Kami tidak percaya begitu,’ katanya.
Xavier Disley, yang perundingan AeroCoachnya menjejaki aerodinamik untuk pasukan dan pengeluar WorldTour, sama mengenepikannya: ‘Apabila orang telah menemui tujahan pada masa lalu, ia cenderung melalui komponen seperti roda cakera. Tetapi sebagai sebahagian daripada keseluruhan sistem basikal dan penunggang, sebarang kesan adalah kecil.’
Sains Berbasikal Max Glaskin kini dikeluarkan dalam bentuk kertas. Dia merangkumi semua sudut di Twitter sebagai @cyclingscience1
