Nojapyörän penkin suunnittelu

[katimanni]

Hei!

Toimin osana suurta projektiryhmää, joka suunnittelee nojapyörää (human power vechile) kilpailutarkoitukseen. Minun tehtäväni on suunnitella pyörän penkin asento, jotta saataisiin maksimaalinen voima ja/tai mukavuus/ergonomia ajajalle. Ajajat ovat opiskelijoita, joita treenataan tällä hetkellä ensi kesänä järjestettäviin kisoihin. Ajajia on 12 henkilöä, joista kuusi on tyttöjä ja kuusi poikia. Kilpailumatkojen pituudet vaihtelevat lyhyistä 300 metrin sprinteistä aina kuusi tuntia kestäviin ajoihin.

Minulla on muutamia kysymyksiä asiaan liittyen.

1. Mikä olisi hyvä ajoasento lyhyelle matkalle, jotta voima ja nopeus olisi maksimaalinen?
2. Mikä taas pidemmälle matkalle, jotta ajajaa jaksaa polkea koko matkan ajan?
3. Myös millainen tuki tulisi alaselälle olla?
4. Miten polkimien korkeus vaikuttaa tehoon?
5. Kuinka kaukana polkimien tulisi olla penkistä ajettaessa?
6. Minkä penkin osien tulisi olla liikutettavia, jotta pyörää saadaan säädettyä eri kokoisille ihmisille?
7. Miten selkänojan kulman vaihtaminen vaikuttaa ajamiseen?

Paljon on varmasti henkilökohtaisia eroja, että mikä tuntuu kenestäkin parhaalta ajoasennolta, mutta tarvitsisin mahdollisimman paljon tietoa nojapyöristä ja penkin säätöjen vaikutuksesta ajamiseen, vauhtiin, jaksamiseen, ergonomisuuteen ym ja millaisia yleisiä neuvoja on liittyen penkin säätöihin ja ajoasentoon?

Projektin aihe on minulle vieras, eikä minulla ole aikaisempaa tietoa nojapyöristä tai niillä ajamisesta. Ajattelin siis kysyä teiltä, ammattilaisilta, jotta pääsisi asioissa eteenpäin. Kiitos paljon jo etukäteen vastauksista ja avusta.

[jviirret]

Mitä loivempi nojakulma, sitä nopeampi pyörä. Voimaa ei saa pystymmässä asennossa niin paljon lisää että se kompensoisi kasvaneen ilmanvastuksen.
Syitä miksi näillä ei sitten ajeta kaikilla 10asteen kulmalla on ainakin nämä:
-Tasapainon pito helpompaa kun kuski on pystympänä
-Makuuasennossa sivuille katsominen vaikeaa
-Pyörän päälle ja päältä nousu helpompaa pystymmällä kulmalla
-Jalat, ohjaustanko yms. ei tule pahasti näkökenttään pystymmällä kulmalla
Muistaakseni kaikissa ennätyspyörissä polkimet ovat noin 10cm penkkiä ylempänä. Ilmeisesti tässäkin syynä ilmanvastus, voimaa voisi saada eri korkeuksilla enempi, mutta ei niin paljoa että kompensoisi kasvaneen ilmanvastuksen.
Sopiva etäisyys on sellainen että jalat oikenee kokonaan kun kuljettaja polkee kantapäillään. Tästä sitten hienosäätöä.

Jukka

[PW]

Kovin makaava asento on vaikeampi opetella jos kuskit ei oo aiemmin ajanu. Makaavassa on pienempi ilmanvastus ja siis nopeempi. Kun loivaan nojakulma on tottunu, ei miusta oo valia ajaako 12h vai lyhyempaa matkaa.
Jos tarttee saataa eri polkijoille, siirretaan koko penkki.
Olis kiinnostavaa kuulla muutenkin projektistanne ja kisasta, missa , millon ?

Petri

[jviirret]

Kovin makaava asento on vaikeampi opetella jos kuskit ei oo aiemmin ajanu.

Hyvä pointti, jos kyseessä kaksipyöräinen. Pyörien määrä ei käynyt ilmi avausviestistä.

Jukka

[jori]

Ensiksi pitää kysyä yksi tarkentava kysymys. Onko kilpailuajokki katettu vai kattamaton. Katettuun ajokkiin pätee vähän erilaiset ehdot. Katetussa voi ajoasentoa nostaa pystympään, kun ilmanvastuksen minimoimiseksi ei tarvitse panna selkänojaa aivan vaakasuoraan.

Vaakasuoraan asennettu kilpanojakin istuin tarvitsee hyvän tuen lapaluiden -, jopa hartioiden ympäri.

Ristiselän tukea ei oikeastaan tarvitse muutoin, kuin erittäin pitkien matkojen kisoissa ja retkiajossa. Nopeasti poljettaessa takapuoli ja ristiselkä irtoavat penkistä ja polkemista tuetaan keski- ja yläselällä, oikein matalissa ajoasennoissa hartioilla.

[jviirret]

Ristiselän tukea ei oikeastaan tarvitse muutoin, kuin erittäin pitkien matkojen kisoissa ja retkiajossa.

Ja väärässä kohdassa ollessaan siitä on enempi haittaa kuin hyötyä. Jos siis samalla penkillä tarkoitus ajaa eripituisten kuskien niin yksi murhe vähempänä kun tekee selkäosasta suoran ja pelkästä niska/hartiatuesta siirrettävän. Siis kampien lisäksi.

Jukka

[tm]

Katimanni, laitatko linkkiä projektiinne, jos nettiin olette aiheesta jotain jo laittaneet?
Helpottaisi vinkkien antamista...

[katimanni]

Hei ja kiitos vastauksista!

Tosiaan olen vaihdossa Belgiassa, Antwerpenissa, jossa suoritan projektia. Koulun nimi on Karel de Grote-Hogeschool. Projektin nimi on Fastrada, ja siihen kuuluu myös moottorillisten ajoneuvojen suunnittelu ja rakennus kilpailutarkoitukseen. Valitettavasti nämä moottorilliset ovat ottaneet suurimman huomion projektista ja nojakki ajoneuvosta löytyy hyvin vähän tietoa. Linkistä löytyy tietoja ajoneuvosta, mutta video on hollanniksi.
http://www.kdg.be/nieuws/wanted-piloot-voor-velomobiel

Oheisessa linkissä hieman tietoa kisoista.

http://www.hpv-student-challenge.eu/index.php/events

Nojapyörä on siis katettu ja siinä on kolme pyörää.
Alla kuvassa tekninen piirros edellisten suunnittelemasta penkistä.

1654866_10202303178953704_1778752801_n.jpg (11.31 KiB) Katsottu 3024 kertaa

1899198_10202303179353714_737170388_n.jpg (8.12 KiB) Katsottu 3024 kertaa

Otan ensi viikon alussa kuvia ajoneuvosta ja laitan tänne teille nähtäväksi.

Saan myös vaikuttaa siihen mistä materiaalista penkki rakennetaan. Nykyinen penkki on rakennettu puusta ja sen päällä on pehmuste. Kannattaako käyttää tätä samaa rakennusainetta vai vaihtaa toiseen? Tässä nykyisessä penkissä on loiva kaarre ristiselän kohdalla ja liikkuva osa on polkimet.

[jori]

Penkin selkänojan ja polkimien pitää hyvässä kilpapyörässä olla joustamattomasti kiinni toisissaan, joten oli rakenne mitä materiaalia tahansa, pitää rakenteen olla jäykkä hartioiden ja poljinkeskiön välillä.
Tuo linkkaamasi kuva istuimen muodosta on muuten oikein, mutta istuin on tarkoitettu korkeammalle nojakulmalle, kuin piirrokseen asetettu melko loiva noja-asento. Istuinosan reuna tulee reisien tielle, eikä lapaluiden jälkeen ylös kääntyvä osa ole riittävän jyrkästi pystyssä noin makaavan ajajan polkemista tukemaan. Minä kääntäisin paremman puutteessa penkin toisin päin. Istuinosan hartioiden taakse ja hartiaosan istuimeksi. No, ristiselän tuki tulisi tuossa väärin, mutta polkemisteho olisi silti parempi, kuin kuvan istuimella.

[PW]

Eli on tarkotus osallistua MM-kisoihin Ranskassa
Jos puupenkki on jo kokeiltu, kannattasko siirtyy hiilikuituun ?

Petri

[jviirret]

Tuo linkkaamasi kuva istuimen muodosta on muuten oikein, mutta istuin on tarkoitettu korkeammalle nojakulmalle, kuin piirrokseen asetettu melko loiva noja-asento. Istuinosan reuna tulee reisien tielle, eikä lapaluiden jälkeen ylös kääntyvä osa ole riittävän jyrkästi pystyssä noin makaavan ajajan polkemista tukemaan. Minä kääntäisin paremman puutteessa penkin toisin päin. Istuinosan hartioiden taakse ja hartiaosan istuimeksi. No, ristiselän tuki tulisi tuossa väärin, mutta polkemisteho olisi silti parempi, kuin kuvan istuimella.

Juurikin näin, tässä esimerkki jossa penkin etureuna on oikean mallinen loivalle nojakulmalle

Hyvä se on silloin kun etureuna osoittaa suunnilleen kohti keskiötä.
Puu(vaneri) on ihan hyvä materiaali, helppo ja halpa, mutta raskas verrattaessa saman jäykkyiseen hiilikuitupenkkiin. Jos kuitupenkin haluaa ja tarvetta ei ole kuin yhdelle niin ostaisin luultavasti kaupallisen valmisteen.

Jukka

[tm]

Kaupallisten penkkien pohjalta on helpoin lähteä liikkeelle. Sieltäpäin kun löytyy hyvin alan kauppoja ja harrastajia, niin ei muuta kuin mittailemaan. Alla laiskan miehen ratkaisu: valokuva sivustapäin ja mittakaavaksi viivain/mittanauha. Kuvasta pystyy sitten mittailemaan loput. Jos pitää saada sähköiseen muotoon, niin ko. kuvan importointi cad-ohjelmaan, jossa muodon piirtäminen päälle ja skaalaus mittakaavaan.

[jori]

Tuokaan ei siis ole kilpapyörän penkki, vaan pystymmän enemmän urheilullisen retkipyörän istuin. Hyvin lähellä samaa muotoa, kuin tuolla aiemmin esitelty piirros.
Hankalasti olit laittanut vaakamitan nollan kymmenen sentin kohdalle. Järkytyin ensin, että sinullapa on iso istuin, kunnes huomasin huijauksen mitan toisessa päässä.

[tm]

Tuokaan ei siis ole kilpapyörän penkki, vaan pystymmän enemmän urheilullisen retkipyörän istuin. Hyvin lähellä samaa muotoa, kuin tuolla aiemmin esitelty piirros.

Tuo kuvan penkki on CCK:n tekele, joita foorumilaiset kimppatilauksena takavuosina hommasivat. Nojanallelta ostin viime kesänä. Eikös Jori sulla ole samanlainen? Tuo on L-kokoinen.

[jori]

Tuokaan ei siis ole kilpapyörän penkki, vaan pystymmän enemmän urheilullisen retkipyörän istuin. Hyvin lähellä samaa muotoa, kuin tuolla aiemmin esitelty piirros.

Tuo kuvan penkki on CCK:n tekele, joita foorumilaiset kimppatilauksena takavuosina hommasivat. Nojanallelta ostin viime kesänä. Eikös Jori sulla ole samanlainen? Tuo on L-kokoinen.

On, täsmälleen sama kokokin.